Русские ученые сделавшие открытия в медицине. Самые значимые открытия в истории медицины
Медицинская наука всегда являлась одной из наиболее прогрессивных областей науки. Случившиеся за прошедшие годы прорывы в медицинской науке либо открыли альтернативу неэффективным более ранним процедурам, либо создали решение ранее неизученной медицинской проблемы. Технология также сыграла большую роль в том, чтобы сделать медицинскую науку более эффективной и более незаменимой, чем когда-либо прежде. В этом обзоре исторические изобретения, которые революционизировали медицинскую науку.
1. Стетоскоп
До того, как был изобретен стетоскоп, врачи прислушивались к биению сердца своих пациентов, прикладывая ухо к их груди, что было довольно грубым и неэффективным методом. Например, если у пациента была значительная жировая прослойка, то этот метод не работал.
Именно с такой ситуацией столкнулся французский врач Рене Леннек, когда он не мог точно оценить сердечный ритм одного из своих пациентов из-за слишком большого количества жира на его груди. Он изобрел «стетоскоп» в виде деревянной полой трубки, которая усиливала звуки, исходящие из легких и сердца. Этот принцип усиления звука не изменился до сих пор.
2. Рентген
Трудно представить правильную диагностику и лечение травм, таких как переломы, без технологии рентгеновского изображения. Рентгеновское излучение было случайно обнаружено, когда немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген изучал процесс прохождения электрического тока через газ с чрезвычайно низким давлением.
Ученый заметил, что в затемненной комнате электронно-лучевая трубка, покрытая барием-платиноцианидом, светится флуоресцентным светом. Поскольку катодные лучи невидимы, он не знал, что это за лучи вызывают такое свечение и назвал их рентгеновскими. Ученый получил первую в истории Нобелевскую премию по физике в 1901 году за свое открытие.
3. Ртутный термометр
Сегодня термометры стали настолько повсеместны распространены, что даже невозможно определить, кто изобрел это устройство. Габриэль Фаренгейт впервые в 1714 году изобрел ртутный термометр, который все еще используется сегодня, хотя первый экземпляр устройства для измерения температуры был изобретен Галилеем в конце 1500-х годов. Он был основан на принципе изменения плотности жидкости по отношению к ее температуре. Однако сегодня от ртутных термометров постепенно отказываются в пользу цифровых термометров из-за риска отравления ртутью.
4. Антибиотики
Люди чаще всего ассоциируют появление антибиотиков с открытием пенициллина Александром Флемингом. В действительности история антибиотиков началась в 1907 году с изобретения «сальварсана» Альфредом Бертхаймом и Паулем Эрлихом. Сегодня «сальварсан» известен как «арсфенамин». Это был первый препарат, который эффективно противодействовал сифилису, и именно он ознаменовал начало антибактериального лечения.
Открытие Александра Флеминга антибактериальных особенностей пенициллина в 1928 году состояло в том, что антибиотики получили массовое внимание. Сегодня антибиотики революционизировали медицину и в сочетании с вакцинами помогли почти искоренить такие болезни, как туберкулез.
5. Игла для подкожных инъекций
Игла для подкожных инъекций, несмотря на всю ее простоту, была изобретена только около 150 лет назад. До этого в Древней Греции и Риме врачи использовали тонкие полые инструменты для инъекций жидкостей в организм. В 1656 году собаке была сделана внутривенная инъекция через гусиное перо Кристофера Рена.
Современная игла для подкожных инъекций была изобретена Чарльзом Правазом и Александром Вудом где-то в середине 1800-х годов. Сегодня подобные иглы используются для доставки внутрь тела правильной дозировки лекарственного средства при лечении, а также для извлечения биологических жидкостей с минимальной болью и риском заражения.
6. Очки
Очки - один из великих медицинских прорывов, которые люди обычно воспринимают как должное. Сегодня уже неизвестно, кто изобрел первое подобное приспособление. Много веков назад ученые и монахи использовали ранние прототипы современных очков, которые нужно было держать перед глазами вручную. С увеличением доступности печатных книг в конце 1800-х годов увеличилось количество случаев близорукости, что привело к внедрению очков в массы.
7. Кардиостимулятор
Это важное открытие было плодом работы двух австралийских ученых, Марка К. Хилла и физика Эдгара Х. Бута в 1926 году. Прототип представлял собой переносную установку, один из полюсов которого был соединен с пропитанной солевым раствором подушкой, а другой - с иглой, которая вставлялась в сердечную камеру пациента. Несмотря на грубый дизайн устройства, исследователи вернули к жизни мертворожденного ребенка. Сегодня кардиостимуляторы намного сложнее, а средний срок службы батареи в них составляет 20 лет.
8. КТ и МРТ
Открытие рентгеновских лучей привело к резкому увеличению усилий по поиску методов доступа к еще большему количеству органов без непосредственного разрезания тела. Это впоследствии привело к изобретению КТ-сканера. Его коммерческая версия была изобретена доктором Годфри Хаунсфилдом, получившим Нобелевскую премию по медицине в 1979 году.
КТ-сканер мог отображать «несколько слоев внутренностей» человека на нескольких слоях рентгеновских изображений. Вскоре после этого доктор Раймонд В. Дамадян изобрел метод дифференцирования раковых и нормальных клеток с использованием ядерного магнитного резонанса, который позже был улучшен и назван МРТ.
9. Протезирование и имплантаты
Жизнь с физическими недостатками - очень тяжелый опыт не только на физическом, но и на умственном и эмоциональном уровне. Изобретение протеза стало большим прорывом, позволяющим инвалидам жить, не ограничиваясь инвалидными колясками и костылями.
Современный протез изготовлен из углеродного волокна, которое легче и прочнее металла, а также выглядит более реалистично. Протезы, которые разрабатываются в данный момент, имеют встроенные миоэлектрические датчики, позволяющие контролировать протезы мозговыми импульсами.
10. Дефибриллятор сердца
Дефибрилляция сердца - не совсем недавняя концепция. Но хотя она известна на протяжении десятилетий, за ее введение в клиническую практику можно благодарить Клода Бэка, который провел успешную дефибрилляцию сердца мальчика во время операции. Сегодня дефибрилляторы спасают миллионы жизней во всем мире.
БОНУС
Огромный интерес вызывают сегодня и .
Отечественные учёные внесли немалый вклад в развитие мировой медицины. Для настоящего краткого обзора авторы постарались отобрать десять наиболее важных открытий и достижений, ставших достоянием всего человечества.
Хирург Николай Пирогов. Худ. Илья Репин. 1881 год
Успехи естественных наук в XIX веке придали большой импульс развитию медицины. Впервые врачевание начало опираться на фундаментальные открытия в области природы человека, перестав быть малосистематизированным набором эмпирических знаний.
В десятке выдающихся открытий и достижений, о которых ниже пойдёт речь, два по праву принадлежат великому хирургу и анатому Николаю Пирогову, который прославился одновременно как создатель двух научных дисциплин: топографической анатомии и военно-полевой хирургии.
Таков масштаб этой уникальной личности!
Появление топографической анатомии стало ответом на запросы практических хирургов. В отличие от имеющей многовековую описательной анатомии в топографической нервы и сосуды изучаются таким образом, как они представляются выполняющему операцию хирургу.
Уже в своём первом труде «Хирургическая анатомия артериальных стволов и фасций» Н.И. Пирогов впервые установил важнейшие для практики законы взаимоотношения кровеносных сосудов, фасций и прилежащих тканей.
Гениальность идеи учёного состояла в разработке методики распила в различных плоскостях замороженного трупа, благодаря чему органы, сосуды и нервы сохраняли своё естественное, ненарушенное положение. Вскоре этот метод стал основным в изучении топографии человеческого тела. А в настоящее время подготовка врача просто немыслима без изучения сформировавшейся благодаря стараниям Н.И. Пирогова топографической анатомии.
В 1855 году Пирогов стал главным хирургом осаждённого Севастополя. Именно здесь он начал впервые в истории внедрять совершенно неизвестный ранее метод - сортировку раненых. Суть его заключалась в том, что уже на перевязочном пункте производилось, в зависимости от тяжести состояния, разделение пострадавших на различные группы.
Одни признавались безнадёжными, и попытки оказать им помощь в условиях дефицита медиков и времени, не изменяя неминуемого летального исхода, приводили только к резко возрастающим потерям среди тех, кого ещё можно было бы спасти.
Ведь в процессе ожидания помощи их состояние ухудшалось, и, пока пытались спасать тех, кто всё равно не выживет, среднетяжёлые погибали тоже. Таким образом, часть раненых признавалась безнадёжными, другая - подлежащими немедленной операции в полевых условиях, остальные, с более стабильным состоянием, эвакуировались в глубь страны для лечения в тыловых госпиталях.
В результате этой сортировки количество выживших повышалось, исходы улучшались. В дальнейшем благодаря деятельности Н.И. Пирогова сформировалась новая научная дисциплина - военно-полевая хирургия. Сейчас в сравнении с XIX веком в ней, а также тесно примыкающей медицине катастроф многое стало другим, но неизменными остались заложенные великим русским хирургом принципы сортировки.
Великий русский физиолог и патолог Илья Мечников считается основателем фагоцитарной теории иммунитета. Он доказал существование в организме особых клеток, способных поглощать патогенные микроорганизмы. Основные положения новой теории И.И. Мечников сформулировал в своей опубликованной в 1901 году работе «Невосприимчивость в инфекционных болезнях».
Илья Мечников
Мировое научное сообщество по достоинству оценило заслуги русского исследователя, присудив ему в 1908 году Нобелевскую премию. В приветственной речи говорилось, что И.И. Мечников «положил начало современным исследованиям по… иммунологии и оказал глубокое влияние на весь ход ее развития».
Несмотря на то что большая часть его активной научной жизни проходила в стенах Пастеровского института в Париже, в ответ на официальный запрос Нобелевского комитета - является ли будущий лауреат русскими или французом - он с гордостью ответил, что «всегда был и продолжает быть русским».
Несколько раньше И.И. Мечникова, в 1904 году, Нобелевской премии в области медицины и физиологии удостоился другой великий русский учёный - Иван Павлов. И, хотя официальная формулировка гласила, что награда присуждена «за работу по физиологии пищеварения», проделанная работа позволила И.П. Павлову впервые сформулировать принципы высшей нервной деятельности - совокупности безусловных и условных рефлексов, а также высших психических функций, обеспечивающих адекватные поведенческие реакции животных и человека.
Иван Павлов
Их изучению он и посвятил последующие 35 лет своей жизни. Вряд ли можно найти другого русского учёного, получившего столь большую известность за рубежом: весь мир знает «павловских собачек». Английский писатель-фантаст Герберт Уэллс утверждал, что «это звезда, которая освещает мир, проливая свет на еще не изведанные пути».
5
Также в начале XX века, в ноябре 1905 года, в стенах Императорской военно-медицинской академии прозвучал доклад мало известного тогда широкой медицинской публике врача Николая Короткова, в котором впервые в мировой практике излагалась сущность аускультативного метода измерения артериального давления, ставшего в дальнейшем «золотым стандартом» в мировой медицине.
Николай Коротков
И в настоящее время врачебный осмотр немыслим без выслушивания «тонов Короткова» при измерении артериального давления. Несмотря на широкое распространение различных электронных тонометров, аускультативный метод Н.С. Короткова, согласно рекомендациям экспертов Всемирной организации здравоохранения, продолжает оставаться эталонным.
Российские врачи положили начало и системному изучению острого коронарного тромбоза. В 1904 году петербургский терапевт Владимир Керниг описал картину тяжёлых приступов стенокардии, обусловленных тромбозом коронарных артерий.
В 1908 году Василий Образцов и Николай Стражеско впервые детально описали клиническую картину острого инфаркта миокарда, выделив ангинозный статус, астматический статус и псевдогастралгию. Эти представления и сегодня не потеряли своей актуальности.
Василий Образцов
Следует отметить, что доклад русских врачей первоначально не вызвал большого интереса медицинского сообщества, так как в то время проблема инфаркта не представлялась актуальной. Однако по мере увеличения распространённости данной патологии начало расти и число ссылок на эту работу, а В.П. Образцов и Н.Д. Стражеско по праву стали рассматриваться как основоположники современного клинического учения об инфаркте миокарда.
Памятная медаль к 100-летию со дня рождения академика Николая Стражеско
7
Эстафету исследования сердечно-сосудистой патологии принял Николай Аничков, сформулировавший теорию патогенеза атеросклероза. Он впервые в мире доказал, что в основе лежит проникновение холестерина и его производных в стенку сосуда. Впервые атеросклероз предстал системным заболеванием, обусловленным различными, нередко сочетающимися между собой факторами риска. Открытие русского учёного блестяще подтвердилось на практике в ходе проведённого в 60-х годах XX века исследования MRFIT.
Николай Аничков
Обследовали 3,5 млн человек и установили, что повышение уровня холестерина в крови действительно в несколько раз увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Немного позже доказали, что снижение уровня холестерина у больных атеросклерозом уменьшает риск смерти почти на треть. Вновь обратимся к зарубежным оценкам и в качестве иллюстрации приведём слова крупного американского биохимика Дениэла Стейнберга:
«Если бы истинное значение его находок было своевременно оценено, мы сэкономили бы более 30 лет усилий по улаживанию полемики о холестерине, а сам Аничков мог бы быть удостоен Нобелевской премии».
Современному человеку пересадка различных органов представляется во многом уже рутинной операцией. Однако нам не следует забывать, что у истоков трансплантологии стоял гений русского учёного-экспериментатора Владимира Демихова.
В 1937 году, ещё будучи студентом третьего курса, он сконструировал и вживил собаке искусственное сердце. После операции животное смогло прожить два часа. В 1946 году успешно пересадил собаке второе сердце, несколько позднее уже комплекс «сердце-лёгкие», что стало мировой сенсацией.
Владимир Демихов
Ещё через несколько лет он впервые заменил собаке собственное сердце на донорское и доказал принципиальную возможность проведения аналогичной операции у человека. И сенсация состоялась!
В 1967 году южноафриканский хирург Кристиан Барнард первым в мире осуществил пересадку сердца человеку. Он считал себя учеником В.П. Демихова и, прежде чем решиться на операцию, дважды приезжал к учителю за консультациями.
9
Также всему миру известен российский офтальмолог Святослав Фёдоров.
В 1962 году он в соавторстве с Валерием Захаровым создал один из лучших жёстких искусственных хрусталиков в мире - линзу Фёдорова-Захарова.
В 1973 году С.Н. Фёдоров впервые разработал и осуществил операцию по лечению глаукомы на ранних стадиях.
Святослав Фёдоров. Фото Игоря Зотина - ТАСС
Вскоре его метод стал применяться во всём мире, а в 1994 году на Международном конгрессе офтальмологов в Канаде его официально признали «выдающимся офтальмологом XX века».
10
Создание космической медицины следует относить к коллективному достижению отечественных учёных. Первые работы в этой области начались ещё в стенах научно-исследовательского санитарного института РККА под руководством Владимира Стрельцова.
Благодаря его стараниям удалось создать систему жизнеобеспечения для стратостатов «СССР-1» и «Осоавиахим-1». В 1949 году по инициативе министра обороны СССР Александра Василевского и конструктора Сергея Королёва появился Научно-исследовательский испытательный институт авиационной медицины, в котором в 1951 году началась исследовательская работа по теме «Физиолого-гигиеническое обоснование возможностей полета в особых условиях».
3 ноября 1957 года запустили второй искусственный спутник Земли с пассажиром на борту - собакой Лайкой. В ходе эксперимента производилась регистрация электрокардиограммы, артериального давления, частоты дыхания и двигательной активности.
Полученные данные подтвердили принципиальную возможность длительного нахождения живого организма на околоземной орбите и открыли путь к полёту человека. Первым в мире врачом-космонавтом стал Борис Егоров, совершивший 12 октября 1964 года полёт на космическом корабле «Восход-1».
Борис Егоров
В наше время в фокусе внимания космической медицины находятся проблемы обеспечения безопасности и оптимальных условий существования человека во время длительных космических полётов. Нас ждут новые открытия!
Современная медицина еще не ответила на самые страшные вызовы XX века, вроде рака, ВИЧ, адаптивных бактерий и гибридных вирусов, но горизонты осуществляемых исследований вселяют надежду на то, что панацея достижима. Сегодня научные поиски пересекаются с мечтами психотерапии о препаратной корректировке человеческого поведения, доходят до устройств, замещающих фармацевтическую химию, и упираются в сокровищницу ген, где в молекулах ДНК закодированы рецепты неизлечимых недугов. В обозримом будущем можно будет делать уколы без иголок, пить таблетки от расизма, снимать головные боли одним нажатием на кнопку и лечить синдром Дауна на эмбриональном уровне. Далее список прорывов в современной медицине, которые обещают сделать нашу жизнь если не лучше, то определенно - совсем другой.
Противозачаточные препараты для мужчин
Ученым из Института рака Дана-Фабер в Бостоне (США) удалось разработать препарат, который способен совершить настоящую революцию в области негормональной контрацепции для мужчин. Его активным веществом является JQ1 - химическое соединение, которое выборочно замедляет семеннико-специфичный протеин бромодомен и блокирует спермогенез. При этом у препарата нет седативного и анксиолитического эффекта. JQ1 испытывали на мышах и он показал свою высокую эффективность. При этом репродуктивная способность животных быстро восстанавливалась после того, как действие препарата заканчивалось. Специалисты подсчитали, что порядка ⅓ пар в мире предпочитают пользоваться презервативами, избегая противозачаточных таблеток и других средств контрацепции для женщин. Считается, что большая часть случаев незапланированной беременности приходится именно на такие союзы.Лекарство от плохих воспоминаний
Ученым из Университета Монреаля (Канада) удалось найти препарат, который сокращает у человека потребность обращаться к тяжелым воспоминаниям. Это пока еще не «Вечное сияние чистого разума», но уже заметный шаг на пути к корректированию работы человеческой памяти. Лекарство под названием метирапон на самом деле существует довольно давно: раньше оно использовалось для лечения недостаточности коры надпочечников. Однако специалисты обнаружили, что влияние метирапона на уровень стресса может оказаться куда более полезным. Препарат сокращает выработку кортизола - гормона, который вырабатывается надпочечниками в стрессовых ситуациях. Исследования показали, что медикаментозное снижение уровня кортизола в таких ситуациях ослабляет болезненность воспоминаний и формирует позитивный взгляд на события. В ходе тестов участникам эксперимента рассказывали истории, в которых присутствовали нейтральные и негативные элементы сюжета. Люди, которые перед этим приняли метирапон, спустя четыре дня могли вспомнить первые значительно подробнее, чем вторые, в то время как участники исследования, получившие вместо лекарства плацебо, прекрасно запомнили как нейтральные, так и негативные детали.Нейростимулятор против мигреней и кластерных головных болей
Cпециалисты компании ATI представили публике нейростимулятор, который помогает облегчить кластерные головные боли и мигрени. Аппарат размером с миндальный орех через маленький надрез на десне помещают в область основно-небного ганглия - ограниченного скопления нейронов, расположенного по ходу одного из черепно-мозговых нервов в районе переносицы. Нейростимулятор активируется с помощью внешнего дистанционного пульта управления: при необходимости пациент просто подносит его к щеке. Аппарат включается, блокирует основно-небный ганглий, и боль утихает или ослабевает. Согласно исследованиям в Европе, 68% пациентов хорошо отреагировали на терапию: у них снижалась интенсивность, либо частота болей, а иногда и то, и другое. Применение нейростимулятора против кластерных головных болей в ЕС уже началось. В США государственное Управление по надзору за качеством продуктов питания и лекарственных средств пока разрешило использовать его лишь в исследовательских целях.Лекарство от гипертонии и расизма
По данным ученых из Оксфордского университета (Великобритания), препарат под названием пропанолол, который врачи прописывают при ишемической болезни сердца, гипертонии и других заболеваниях, способен также снижать уровень расизма. В исследовании, которое провели специалисты, участвовало 36 человек. Половина из них приняла пропанолол, а другая половина - таблетки плацебо. По итогам психологического теста, который затем провели ученые, выяснилось, что первая группа демонстрировала значительно меньший уровень подсознательной агрессии по отношению к представителям других народов и рас. Причина - в том, что активные вещества пропанолола снижает активность нейронов и, в качестве побочного эффекта, влияют на интенсивность подсознательных страхов, в том числе связанных с иностранцами. Один из соавторов исследования, профессор факультета философии Оксфордского университета Джулиан Савулеску заявил: «Такие исследования подтверждают, что наше бессознательное отношение к чему-либо можно моделировать с помощью таблеток. Подобные возможности требуют тщательного этического анализа. У биологических исследований, которые ставили своей целью сделать людей лучше, темная история. И пропанолол - это не таблетка от расизма. Но с учетом того, что огромное количество больных уже принимает препараты, у которых есть «моральные» побочные эффекты, нам хотя бы нужно понимать, в чем они заключаются».Хромосомная терапия
Ученым из Университета Массачусетса (США) удалось «отключить» лишнюю копию 21-й хромосомы, которая отвечает за развитие у человека синдрома Дауна. Несмотря на то, что опыты проводились in vitro, это исследование имеет огромное прикладное значение. В будущем оно поможет разработать хромосомную терапию для еще не рожденных детей с трисомией (синдромом Дауна, синдромом Патау, синдромом Эдвардса) или даже симптоматическое лечение для тех, кто уже появился на свет. В рамках исследования специалисты использовали стволовые клетки, полученные из тканей кожи пациента с синдромом Дауна. Они ввели в добавочную копию 21-й хромосомы генетический «выключатель» - ген XIST. Этот ген есть у всех млекопитающих существ женского пола и отвечает за инактивацию одной из двух Х-хромосом. При экспрессии XIST синтезируется молекула РНК, которая укрывает поверхность хромосомы, словно одеяло, и блокирует экспрессию всех ее генов. Отрегулировать работу XIST ученым удалось при помощи антибиотика доксициклина. В результате, проблемная копия 21-й хромосомы перестала работать, и больная стволовая клетка превратилась в здоровую.Новое средство от похмелья и алкоголизма
Исследователям из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) удалось выделить вещество, которое способно сокращать негативные последствия опьянения, предотвращать похмелье и снижать тягу к выпивке. Им оказался дигидромирицетин или DHM, который получают из плодов китайского подвида конфетного дерева (Hovenia dulcis). В китайской медицине вытяжки из них используют против похмелья уже порядка пяти веков. В ходе исследования ученые ввели подопытным крысам дозу алкоголя, эквивалентную 20 банкам пива, выпитым взрослым мужчиной. Затем «опьяневших» грызунов перевернули на спину, чтобы они потеряли ориентацию в пространстве. Крысы, которые не получили дигидромирицетин, не могли восстановить координацию движений порядка 70 минут, в то время как зверьки, которым вместе с алкоголем ввели «антидот», смогли прийти в себя уже через пять минут. Также ученые отметили, что DHM заметно снизил у животных тягу к алкоголю: крысы, которые получали его, даже спустя три месяца регулярного приема «спиртного» выбирали вместо алкоголя подслащенную воду. Скептики, тем не менее, сомневаются, что дигидромирицетин действительно поможет людям, страдащим алкоголизмом. Ведь если лекарство спасает от похмелья, головокружения и тошноты, велик соблазн выпить больше, а не меньше.Определение уровня сахара в крови, анализы и уколы без иголок
Недавно разработанные американской компанией Echo Therapeutics устройства Prelude SkinPrep System и Symphony CGM System позволяют делать инъекции, брать анализы, а также контролировать уровень сахара в крови больных диабетом без уколов. Аппараты безболезненно снимают ороговевший слой кожи (его толщина - около 0,01 мм) и увеличивают ее проницаемость для жидкостей и электрическую проводимость. В результате можно получить доступ к тканевым жидкостям, не нарушая целостности кожного покрова. Устройство для определения уровня сахара в крови оснащено беспроводным передатчиком и крепится на кожу пациента, как пластырь. Каждую минуту аппарат отправляет данные на монитор, который фиксирует изменения уровня сахара в крови больного и посылает визуальный и звуковой сигнал тревоги, если показатели становятся слишком низкими или слишком высокими. Устройство разработано, в первую очередь, для больниц.«Прицельное» лекарство от рассеянного склероза
Ученые из Северо-Западного университета (США) смогли найти способ лечения рассеянного склероза без препаратов, угнетающих иммунную систему в целом. Этому открытию предшествовало около 30 лет работы. Специалистам удалось «научить» организм больных атеросклерозом прицельно подавлять аутореактивные Т-лимфоциты, которые атакуют миелин - вещество, формирующее электроизолирующую оболочку нейронов в зрительном нерве, спинном и головном мозге. Для этого врачи ввели пациентам их собственные лейкоциты, в которые методом генной инженерии были добавлены биллионы антигенов миелина. В результате уровень активности иммунной системы в отношении оболочки нейронов снизился на 50-75%, что при этом никак не сказалось на ее работе в целом. Ученые признаются, что их первая экспериментальная группа была слишком мала, чтобы можно было делать окончательные выводы. Но они надеются, что вскоре получат средства на новые, более масштабные исследования.3D-маммография для ранней диагностики рака
В Больнице Джона Хопкинса в Балтиморе (США) начали использовать устройство Hologic, которое, наряду с привычными 2D-снимками, позволяет делать 3D-маммографию молочных желез. За один сеанс аппарат создает 15 снимков под углом 15 градусов, а затем выводит изображения срезов толщиной 1 мм. Это дает врачам возможность видеть искажения в ткани молочной железы гораздо подробнее, чем при обычной 2D-маммографии, и диагностировать рак груди значительно раньше. «Если это заболевание удается быстро обнаружить и начать лечение раньше, чем появятся метастазы, коэффициент выживаемости в последующие пять лет составляет больше 98%, - заявила директор отдела радиологии груди Больницы Джона Хопкинса Сьюзан К. Харви. - Кроме того, на ранней стадии требуется меньшее хирургическое вмешательство и зачастую не нужна химиотерапия». Тем не менее, исследователи отмечают, что при 3D-маммографии существует риск пропустить очаг кальцификации. Преинвазивные раковые опухоли (так называемый «рак на месте», когда опухоль не прорастает в подлежащую ткань, а клетки ее гибнут с той же скоростью, с какой делятся), представленные калицификатами, лучше поддаются диагностике с помощью 2D-исследований.Революционный препарат для лечения рака простаты
В Великобритании в 2011 году появилось лекарственное средство, разработку которого специалисты назвали настоящей революцией в онкологии. Препарат под названием абиратерон в 80% случаев сокращает размеры опухоли или стабилизирует ее даже на заключительной стадии рака, когда возникают метастазы, а также существенно облегчает болевой синдром. Абиратерон блокирует синтез андрогенов, ингибируя фермент CYP17. Это приводит к значительному снижению уровня тестостерона, который и является основным «топливом» для развития рака простаты. Лекарство, к сожалению, не универсально: пациентам с агрессивной формой рака он помочь не в силах. Однако он способен увеличить продолжительность жизни таких больных, как минимум, в два раза, и улучшить ее качество.Прошедший год для науки был очень плодотворным. Особенного прогресса ученые достигли в сфере медицины. Человечество совершило удивительные открытия, научные прорывы и создало множество полезных медикаментов, которые непременно в скором времени окажутся в свободном доступе. Предлагаем ознакомиться с десяткой самых удивительных медицинских прорывов 2015 года, которые обязательно внесут серьезный вклад в развитие медицинских услуг в самое ближайшее время.
Открытие теиксобактина
В 2014 году Всемирная организация здравоохранения предупредила всех о том, что человечество вступает в так называемую постантибиотическую эру. И ведь, она оказалась правой. Наука и медицина аж с 1987 не производили, действительно, новых видов антибиотиков. Однако, болезни не стоят на месте. Каждый год появляются новые заразы, более устойчивые к существующим медикаментам. Это стало настоящей мировой проблемой. Тем не менее, в 2015 году ученые совершили открытие, которое, по их мнению, привнесет кардинальные перемены.
Ученые открыли новый класс антибиотиков из 25 противомикробных препаратов, включая очень важный, получивший название теиксобактин. Этот антибиотик уничтожает микробов, блокируя их способность производить новые клетки. Другими словами, микробы, под воздействием этого лекарства, не могут развиваться и вырабатывать со временем устойчивость к препарату. Теиксобактин, к настоящему моменту, доказал свою высокую эффективность в борьбе с резистентным золотистым стафилококком и несколькими бактериями, вызывающими туберкулез.
Лабораторные испытания теиксобактина проводились на мышах. Подавляющее большинство экспериментов показали эффективность препарата. Человеческие испытания должны начаться в 2017 году.
Медики вырастили новые голосовые связки
Одно из самых интересных и перспективных направлений в медицине является регенерация тканей. В 2015 году список воссозданных искусственным методом органов пополнился новым пунктом. Врачи из Висконсинского университета научились выращивать человеческие голосовые связки, фактически, из ничего.
Группа ученых под руководством доктора Натана Вельхэна биоинженерным способом создала ткань, способную имитировать работу слизистой оболочки голосовых связок, а именно, ту ткань, которая представляется двумя лепестками связок, которые вибрируя позволяют создавать человеческую речь. Клетки-доноры, из которых впоследствии были выращены новые связки, были взяты у пяти пациентов-добровольцев. В лабораторных условиях за две недели ученые вырастили необходимую ткань, после чего добавили ее к искусственному макету гортани.
Создаваемый полученными голосовыми связками звук, ученые описывают как металлический и сравнивают его со звуком роботизированного казу (игрушечный духовой музыкальный инструмент). Однако ученые уверены в том, что созданные ими голосовые связки в реальных условиях (то есть при имплантации в живой организм) будут звучать, почти, как настоящие.
В рамках одного из последних экспериментов на лабораторных мышах с привитым человеческим иммунитетом исследователи решили проверить, будет ли организм грызунов отторгать новую ткань. К счастью, этого не случилось. Доктор Вельхэм уверен, что ткань не будет отторгаться и человеческим организмом.
Лекарство от рака может помочь и пациентам с болезнью Паркинсона
Тисинга (или нилотиниб) является проверенным и одобренным лекарством, которое обычно используют для лечения людей с признаками лейкемии. Однако, новое исследование, проведенное медицинским центром Джорджтаунского университета, показывает, что лекарство Тасинга может являться очень сильным средством для контроля моторных симптомов у людей с болезнью Паркинсона, улучшая их моторные функции и контролируя немоторные симптомы этой болезни.
Фернандо Паган, один из докторов, проводивших данное исследование, считает, что нилотинибная терапия может являться первым в своем роде эффективным методом снижения деградации когнитивных и моторных функции у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона.
Ученые в течение шести месяцев давали увеличенные дозы нилотиниба 12 пациентам-добровольцам. У всех 12 пациентов, прошедших данное испытание препарата до конца, наблюдалось улучшение моторных функций. У 10 из них отметили значительное улучшение.
Основной задачей данного исследования была проверка безопасности и безвредности нилотиниба на человеческий организм. Используемая доза препарата была гораздо меньше той дозы, которая обычно дается пациентам с лейкемией. Несмотря на то, что препарат показал свою эффективность, исследование все же проводилось на небольшой группе людей без привлечения контрольных групп. Поэтому перед тем, как Тасингу начнут использовать в качестве терапии болезни Паркинсона, придется провести еще несколько испытаний и научных исследований.
Первая в мире 3D-напечатанная грудная клетка
Последние несколько лет технология 3D-печати проникает во многие сферы, приводя к удивительным открытиям, разработкам и новым методам производства. В 2015 году доктора из университетского госпиталя Саламанка в Испании провели первую в мире операцию по замене поврежденной грудной клетки пациента на новый 3D-напечатанный протез.
Человек страдал редким видом саркомы, и у врачей не осталось другого выбора. Чтобы избежать распространение опухоли дальше по организму, специалисты удалили у человека почти всю грудину и заменили кости титановым имплантатом.
Как правило, имплантаты для крупных отделов скелета производят из самых разных материалов, которые со временем могут изнашиваться. Помимо этого, замена столь сложного сочленения костей, как кости грудины, которые, как правило, уникальны в каждом отдельном случае, потребовала от врачей провести тщательное сканирование грудины человека, чтобы разработать имплантат нужного размера.
В качестве материала для новой грудины было решено использовать титановый сплав. После проведения высокоточной трехмерной компьютерной томографии, ученые использовали принтер Arcam стоимостью 1,3 миллиона долларов и создали новую титановую грудную клетку. Операция по установке новой грудины пациенту прошла успешно, и человек уже прошел полный курс реабилитации.
Из клеток кожи в клетки мозга
Ученые из калифорнийского Института Солка в Ла-Холья посвятили ушедший год исследованиям человеческого мозга. Они разработали метод трансформирования клеток кожи в мозговые клетки и уже нашли несколько полезных сфер применения новой технологии.
Следует отметить, что ученые нашли способ превращения кожных клеток в старые мозговые клетки, что упрощает дальнейшее их использование, например, при исследованиях болезней Альцгеймера и Паркинсона и их взаимосвязи с эффектами, вызываемыми старением. Исторически сложилось, что для таких исследований применялись клетки мозга животных, однако, ученые, в этом случае, были ограничены в своих возможностях.
Относительно недавно, ученые смогли превратить стволовые клетки в клетки мозга, которые можно использовать для исследований. Однако, это довольно трудоемкий процесс, и на выходе получаются клетки, не способные имитировать работу мозга пожилого человека.
Как только, исследователи разработали способ искусственного создания клеток мозга, они направили свои усилия на создание нейронов, которые обладали бы возможностью производства серотонина. И хотя, полученные клетки обладают лишь крошечной долей возможностей работы человеческого мозга, они активно помогают ученым в исследованиях и поиске лекарств от таких болезней и расстройств, как аутизм, шизофрения и депрессия.
Противозачаточные таблетки для мужчин
Японские ученые из Научно-исследовательского института исследований микробных заболеваний в Осаке опубликовали новую научную работу, согласно которой в недалеком будущем мы сможем производить реально действующие противозачаточные таблетки для мужчин. В своей работе ученые описывают исследования препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А».
Обычно, эти лекарства используются после проведения операций по трансплантации органов для подавления иммунной системы организма, чтобы та не отторгала новую ткань. Блокада происходит благодаря ингибированию производства энзима кальцинейрина, который содержит белки PPP3R2 и PPP3CC, обычно имеющиеся в мужском семени.
В своем исследовании на лабораторных мышах ученые обнаружили, что как только в организмах грызунов производится недостаточно белка PPP3CC, то их репродуктивные функции резко сокращаются. Это натолкнуло исследователей к выводу, что недостаточный объем этого белка может привести к стерильности. После более тщательного изучения специалисты заключили, что данный белок дает клеткам спермы гибкость и необходимые силу и энергию для проникновения через мембрану яйцеклетки.
Проверка на здоровых мышах только подтвердила их открытие. Всего пять дней применения препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А» привело к полной бесплодности мышей. Однако, их репродуктивная функция полностью восстановилась всего через неделю после того, как им перестали давать эти препараты. Важно отметить, что кальцинейрин не является гормоном, поэтому применение препаратов никоим образом не снижает половое влечение и возбудимость организма.
Несмотря на многообещающие результаты, потребуется несколько лет для создания реальных мужских противозачаточных таблеток. Около 80 процентов исследований на мышах не применимы для человеческих случаев. Однако, ученые по-прежнему надеются на успех, так как эффективность препаратов была доказана. Кроме того, аналогичные препараты уже прошли человеческие клинические испытания и широко используются.
Печать ДНК
Технологии 3D-печати привели к появлению уникальной новой индустрии - печати и продаже ДНК. Правда, термин «печать» здесь скорее используется именно для коммерческих целей, и необязательно описывает то, что же в этой сфере происходит на самом деле.
Исполнительный директор компании Cambrian Genomics объясняет, что данный процесс лучше всего описывает фраза «проверка на ошибки», нежели «печать». Миллионы частей ДНК помещаются на крошечные металлические подложки и сканируются компьютером, который отбирает те цепи, которые в конечном итоге должны будут составлять всю последовательность ДНК-цепочки. После этого, лазером аккуратно вырезаются нужные связи и помещаются в новую цепочку, предварительно заказанную клиентом.
Такие компании, как Cambrian, считают, что в будущем люди смогут благодаря специальному компьютерному оборудованию и программному обеспечению создавать новые организмы просто для развлечения. Конечно же, такие предположения сразу же вызовут праведный гнев людей, сомневающихся в этической корректности и практической пользе данных исследований и возможностей, но рано или поздно, как бы мы этого хотели или не хотели, мы к этому придем.
Сейчас же ДНК-печать демонстрирует немногообещающий потенциал в медицинской сфере. Производители лекарств и исследовательские компании - вот, список первых клиентов таких компаний, как Cambrian.
Исследователи из Каролинского института в Швеции пошли еще дальше и начали создавать из ДНК-цепочек различные фигурки. ДНК-оригами, как они это называют, может на первый взгляд показаться обычным баловством, однако, практический потенциал использования у этой технологии тоже имеется. Например, его можно будет применять при доставке лекарственных средств в организм.
Наноботы в живом организме
В начале 2015 года сфера робототехники одержала большую победу, когда группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего объявила о том, что провела первые успешные тесты с применением наноботов, которые выполнили поставленную перед ними задачу, находясь внутри живого организма.
Живым организмом в данном случае выступали лабораторные мыши. После помещения наноботов внутрь животных микромашины направились к желудкам грызунов и доставили помещенный на них груз, в качестве которого выступали микроскопические частички золота. К концу процедуры ученые не отметили никаких повреждений внутренних органов мышей и, тем самым, подтвердили полезность, безопасность и эффективность наноботов.
Дальнейшие тесты показали, что доставленных наноботами частичек золота в желудках остается больше, чем тех, которые были просто введены туда с приемом пищи. Это натолкнуло ученых на мысль о том, что наноботы в будущем смогут гораздо эффективные доставлять нужные лекарства внутрь организма, чем при более традиционных методах их введения.
Моторная цепь крошечных роботов состоит из цинка. Когда она попадает в контакт с кислотно-щелочной средой организма, происходит химическая реакция, в результате которой производятся пузырьки водорода, которые и продвигают наноботов внутри. Спустя какое-то время, наноботы просто растворяются в кислотной среде желудка.
Несмотря на то, что данная технология разрабатывается уже почти десятилетие, только в 2015 году ученые смогли провести ее фактические тесты в живой среде, а не обычных чашках Петри, как делалось много раз до этого. В будущем наноботов можно будет использовать для определения и даже лечения различных болезней внутренних органов, путем воздействия нужными лекарствами на отдельные клетки.
Инъекционный мозговой наноимплантат
Группа ученых из Гарварда разработала имплантат, обещающий возможность лечения ряда нейродегенеративных расстройств, которые приводят к параличу. Имплантат представляет собой электронное устройство, состоящее из универсального каркаса (сетки), к которому в дальнейшем можно будет подсоединять различные наноустройства уже после введения его в мозг пациента. Благодаря имплантату, можно будет следить за нейронной активностью мозга, стимулировать работу определенных тканей, а также ускорять регенерацию нейронов.
Электронная сетка состоит из проводящих полимерных нитей, транзисторов или наноэлектродов, которые соединяют между собой пересечения. Почти вся площадь сетки состоит из отверстий, что позволяет живым клеткам образовывать новые соединения вокруг нее.
К началу 2016 года команда ученых из Гарварда, по-прежнему, проводит тесты безопасности использования подобного имплантата. Например, двум мышам имплантировали в мозг устройство, состоящее из 16 электрических компонентов. Устройства успешно используются для мониторинга и стимуляции определенных нейронов.
Искусственное производство тетрагидроканнабинола
Многие годы марихуана использовалась в медицине в качестве обезболивающего средства и в частности, для улучшения состояний больных раком и СПИДом. В медицине также активно используется и синтетический заменитель марихуаны, а точнее ее основного психоактивного компонента тетрагидроканнабинола (или THC).
Однако, биохимики из Технического университета Дортмунда объявили о создании нового вида дрожжевого грибка, производящего THC. Более того, по неопубликованным данным известно, что эти же ученые создали еще один вид дрожжевого грибка, который производит каннабидиол, другой психоактивный компонент марихуаны.
В марихуане содержится сразу несколько молекулярных соединений, которые интересуют исследователей. Поэтому, открытие эффективного искусственного способа создания этих компонентов в больших количествах могло бы принести медицине огромную пользу. Однако, метод обычного выращивания растений и последующая добыча необходимых молекулярных соединений является сейчас наиболее эффективным способом. Внутри 30 процентов сухой массы современных видов марихуаны может содержаться нужный компонент THC.
Несмотря на это, дортмундские ученые уверены, что смогут найти более эффективный и быстрый способ добычи THC в будущем. К настоящему моменту, созданный дрожжевой грибок повторно выращивается на молекулах такого же грибка, вместо предпочтительной альтернативы в виде простых сахаридов. Все это приводит к тому, что с каждой новой партией дрожжей уменьшается и количество свободного компонента THC.
В будущем, ученые обещают оптимизировать процесс, максимизировать производство THC и увеличить масштабы до индустриальных нужд, что, в конечном итоге, удовлетворит нужды медицинских исследований и европейских регуляторов, которые ищут новый способы производства тетрагидроканнабинола без выращивания самой марихуаны.
Главный антигерой современности – рак – кажется, все-таки попался в сети ученых. Израильские специалисты из Бар-Иланского университета рассказали о своем научном открытии: они создали нанороботов, способных убивать раковые клетки . Киллеры состоят из ДНК, натурального биосовместимого и биоразлагаемого материала, и могут нести в себе биоактивные молекулы и лекарства. Роботы способны перемещаться с током крови и распознавать злокачественные клетки, тут же уничтожая их. Этот механизм схож с работой нашего иммунитета, но более точен.
Ученые провели уже 2 стадии эксперимента.
- Вначале они подсадили нанороботов в пробирку со здоровыми и раковыми клетками. Уже через 3 дня половина злокачественных была уничтожена, а ни одна здоровая не пострадала!
- Затем исследователи ввели охотников в таракана (ученые вообще испытывают к усачам странную любовь, так что те еще появятся в этой статье), доказав, что роботы могут успешно собираться из фрагментов ДНК и точно находить клетки-мишени, необязательно раковые, внутри живого существа.
Изменение цвета глаз
Проблему улучшения или изменения внешности человека пока решает пластическая хирургия. Глядя на Микки Рурка, попытки не всегда можно назвать удачными, да и о всевозможных осложнениях мы наслышаны. Но, к счастью, наука предлагает все новые способы преображения.
Калифорнийские врачи из компании Stroma Medical тоже совершили научное открытие: научились превращать карие глаза в голубые . Несколько десятков операций уже были проведены в Мексике и Коста-Рике (в США разрешение на такие манипуляции пока не получено из-за недостатка данных о безопасности).
Суть метода в том, чтобы удалить тонкий слой, содержащий пигмент меланин, с помощью лазера (процедура занимает 20 секунд). Через несколько недель отмершие частицы самостоятельно выводятся организмом, и из зеркала на пациента смотрит натуральная Синеглазка. (Фокус в том, что при рождении у всех людей голубые очи, но у 83% они заслоняются слоем, в разной степени наполненным меланином.) Не исключено, что после разрушения пигментного слоя врачи научатся наполнять глаза новыми цветами. Тогда-то люди с оранжевыми, золотыми или фиолетовыми очами и наводнят улицы, радуя поэтов-песенников.
Изменение цвета кожи
А на другом конце мира, в Швейцарии, ученые наконец разгадали секрет выкрутасов хамелеона. Менять цвет ему позволяет сеть из нанокристаллов, располагающихся в специальных клетках кожи – иридофорах. Ничего сверхъестественного в этих кристаллах нет: они состоят из гуанина, составного компонента ДНК. В расслабленном состоянии наногерои образуют плотную сеть, отражающую зеленый и синий цвета. В возбужденном – сеть натягивается, расстояние между кристаллами увеличивается, и кожа начинает отражать красный, желтый и другие цвета.
В общем, как только генная инженерия позволит создавать клетки, подобные иридофорам, мы проснемся в обществе, где настроение можно будет транслировать не только мимикой, но и цветом руки . А там недалеко и до сознательного управления внешностью, как у Мистик из фильма «Люди Икс».
Органы, напечатанные на 3D-принтере
Важный прорыв в починке человеческих тел совершен и у нас на родине. Ученые из лаборатории «3Д Биопринтинг Солюшенс» создали уникальный 3D-принтер, печатающий ткани тела. Недавно впервые была получена ткань мышиной щитовидной железы, которую в ближайшие месяцы собираются пересадить живому грызуну. Структурные компоненты организма, например трахею, штамповали и раньше. Цель российских ученых – получить полностью функционирующую ткань. Это могут быть железы внутренней секреции, почки или печень. Печать тканей с известными параметрами позволит избежать несовместимости – одной из главных проблем трансплантологии.
Тараканы на службе МЧС
Еще одна удивительная разработка может спасти жизни людей, застрявших под завалами после катастроф или попавших в труднодоступные места – шахты или пещеры. Используя специальные акустические стимулы, передаваемые с помощью «рюкзачка» на спинке таракана, умы сделали научное открытие: научились манипулировать насекомым как радиоуправляемой машинкой . Толк от использования живого существа заключается в его инстинкте самосохранения и умении ориентироваться, благодаря которому усач преодолевает препятствия и избегает опасности. Повесив на таракана маленькую камеру, можно успешно «осматривать» труднодоступные места и принимать решения о способе эвакуации.
Телепатия и телекинез для всех
Очередная невероятная новость: телепатия и телекинез, всю дорогу считавшиеся шарлатанством, вообще-то реальны. За последние годы ученые смогли наладить телепатическую связь между двумя животными, животным и человеком, и, наконец, недавно впервые на расстояние была передана мысль – от одного гражданина другому. Чудо случилось благодаря 3 технологиям.
- Электроэнцефалография (ЭЭГ) позволяет снимать электрическую активность мозга в виде волн и служит «устройством вывода». После некоторой тренировки определенные волны можно связать с конкретными образами в голове.
- Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) позволяет с помощью магнитного поля создавать в мозге электрический ток, который дает возможность «заносить» эти образы в серое вещество. ТМС служит «устройством ввода».
- И, наконец, интернет позволяет передавать эти образы в виде цифровых сигналов от одного человека другому. Пока что транслируемые образы и слова весьма примитивны, но всякая сложная технология должна с чего-то начинать.
Телекинез стал возможен благодаря той же электрической активности серого вещества. Пока эта технология требует хирургического вмешательства: сигналы снимаются с мозга силами крошечной сетки электродов и передаются в цифровом виде на манипулятор. Недавно 53-летняя парализованная женщина Джен Шоерман с помощью этого научного открытия специалистов из Университета Питтсбурга успешно управляла самолетом в компьютерном симуляторе истребителя F-35. Например, автор статьи с трудом справляется с авиасимуляторами, даже имея две функционирующие руки.
В будущем технологии передачи мыслей и движений на расстоянии не только улучшат качество жизни парализованных, но и наверняка войдут в быт, позволяя разогреть ужин силой мысли.
Безопасное вождение
Лучшие умы работают над автомобилем, который не требует активного участия водителя. Машины Tesla, например, уже умеют самостоятельно парковаться, по таймеру выезжать из гаража и подкатывать к хозяину, перестраиваться в потоке и подчиняться дорожным знакам, ограничивающим скорость движения. И близок день, когда компьютерное управление позволит наконец закинуть ноги на приборную панель и спокойно сделать педикюр по дороге на работу.
Параллельно словацкие инженеры из компании AeroMobil действительно создали авто родом из фантастических фильмов. Двухместная машина ездит по шоссе, но стоит ей вырулить в поле, она в буквальном смысле расправляет крылья и взлетает , чтобы срезать путь. Или перемахнуть через пункт оплаты на платных трассах. (Увидеть это своими глазами можно на YouTube.) Конечно, штучные летающие агрегаты производились и раньше, но на сей раз инженеры обещают выпустить на рынок машину с крыльями уже через 2 года.