Фантастика емес, шындық: медицина саласындағы таңғажайып смарт-технологиялар

17.04.2024, 17:16 kz.kursiv.media

Смарт технологиялар қоғамның барлық саласына дерлік еніп жатыр. Соның ішінде медицина да бар. Емделуі қиын, ауыр формадағы ауруларды жаңа технологиялардың көмегімен жеңуге болады. Жасанды интеллект, виртуал және толықтырылған реалити, дижитал технологиялар, ағзаларды 3D-принтермен басып шығару, нанотехнологияларды бұрын фантастикалық фильмдерден көретін болсақ, қазір бұл шындыққа айналып келеді. Kursiv Media тілшісі медицина саласындағы 5 смарт технологияға шолу жасап шықты.

Молекулалық биологияның болашағы жарқын бағыттарының бірі — генді өңдеу. Ал өңдеуге қолданылатын құралдардың ішінде CRISPR-Cas9 жүйесінің жөні бөлек.

2020 жылы Эмманюэль Шарпантье мен Дженнифер Дудна деген ғалымдар осы үшін Нобель сыйлығын иеленді. Бұл жүйе — бактериялар мен археялардың адаптив иммунитетінің бөлігі. Ол CRISPR және Cas деген екі бөліктен тұрады. Осылайша адамды молекула деңгейінде бактериялық вирустардан қорғайды. CRISPR — бактериялардың ДНҚ-сындағы аймақ. Олардың ішіне бұрын сол адамның жасушасына шабуыл жасаған вирустар туралы ақпарат салынады. Нақты вирус туралы бірегей ақпараты бар блокты спейсер деп атайды. Ондағы деректер CRISPR-ге сол вирустардың қайтадан кіріп кетпеуін бақылап отыруға мүмкіндік береді.

Молекулалық механизмнің екінші элементі — Cas ақуызы. Ол молекулалық қайшы сияқты жұмыс істейді. Яғни бактерия жасушасына енетін бөгде ДНҚ-ларды фрагменттерге бөліп тастайды. Адам қайтадан бактерия жұқтырған кезде CRISPR спейсер арқылы таныс бөгде ДНҚ жайлы ақпаратты тауып алады да, сол патогенді жою үшін Cas ақуызын бағыттайды. CRISPR-Cas9 көмегімен гемофилия, муковисцидоз, Альцгеймер сынды моногенді ауруларды тереңірек зерттеп, емдеуге болады.

2023 жылы тұңғыш рет CRISPR-Cas9 негізіндегі терапияға рұқсат берілді. Ұлыбританияда орақ жасушалы анемия мен бета-талассемияны емдеуге Casgevy деген препарат қолданылады. Мұндай ауру кезінде гемоглобин жұмысы бұзылады. Терапия үш кезеңнен тұрады. Пациент алдымен қан тапсырады. Оның жасушалары ген модификациясынан өткізіледі. Сөйтіп ғалымдар қан жасушасындағы BCL11A генін «сөндіріп» қояды. Жалпы адамда ұрық дамып жатқан кезде ағзада гемоглобиннің ерекше түрі пайда болады. Ген модификацияланған соң сондай ұрық гемоглобині жұмысын қайта бастап, біртіндеп ересек адамның гемоглобинін біртіндеп ауыстыра бастайды. Одан соң қанның өңделген жасушаларын пациентке қайтадан салады. Бұл процесс бас-аяғы бірнеше айға созылады. Ал одан кейінгі терапиялық әсер ұзақ сақталады екен.

2023 жылы физиология және медицина саласында Нобель сыйлығын Каталин Карико мен Дрю Вайсман деген биохимиктер алды. Оларға бұл сыйлық COVID-19-ға қарсы мРНК-вакцинасын жылдам жасап, нәтижелі ете алғаны үшін берілген. Олай дейтін себебі — екпе жасап шығарылған соң 63 күннен кейін алғашқы клиникалық сынақтап өткізілген еді. Қазір бұл вакциналар біраз аурумен күресу үшін қолданылып жатыр. Қалай жұмыс істейтініне тоқталайық.

мРНК вирусының фрагменттерін қайта құру арқылы ол адамның иммун жасушаларына масақ тәрізді патоген ақуыздың (S-ақуыз немесе spike protein) көшірмесін жасауды үйретеді. S-ақуыздың көмегімен патоген адам жасушасына енеді. Егер вакцина алған адамға қауіп төнсе, оның иммунологиялық жады іске қосылып, жасушалар қауіпті тауып, вирусқа бойға таралуға мүмкіндік бермей қояды.

Былтыр Жаңа Зеландия мен Аустралияның ғалымдарынан құралған топ профессор Гэвин Пейнтердің жетекшілігімен безгекке қарсы мРНК негізіндегі вакцинаны жасап шығарды.

Ал 2024 жылы АҚШ-тағы Moderna биотехнологиялық компаниясының зерттеушілері цитомегаловирусқа қарсы жаңа мРНК-вакцина нәтижелерін жариялады. Әзірге препаратқа соңғы клиникалық сынақтар жасалып жатыр. Жасалған бірқатар зерттеуде ол екпенің тиімділігі 50 пайыз болған. Жоба жетекшісі Салли Пермардың айтуынша, алда тағы бірқатар зерттеу жасалып, соның нәтижесінде болашақта вакцина ресми тіркеліп қалады деседі.

Қатерлік ісікке қарсы вакциналар жасау жұмысы да қарқынды жасалып жатыр. Соның ішінде онкологиялық аурудың сирек кездесетін және агрессиялық түрі — ұйқы безінің қатерлі ісігіне қатысты. мРНК платформасындағы вакцина операция жасалған соң өсінділердің қайтып шығуына жол бермейді. Мұндай ұйғарымды Nature журналында шыққан мақала авторлары жасап отыр.

Зерттеу Нью-Йорктегі Слоун-Кеттериң атындағы мемориалдық онкологиялық орталықтың профессоры Винод Балачандранның жетекшілігімен өткізілген. Сынақ тобы 16 адамнан ғана тұрғанымен, ұйқы безінің қатерлі ісігіне қарсы жасалған алғашқы сәтті вакцина болып отыр. Жарты жылдай зерттеу жасалған соң, қатысқандардың жартысы ремиссияға өткен.

«Ақылды» таблеткалар биологиялық ыдырайтын электрониканың перспективті бағыты саналады. Пациент таблетка секілді құрылғыны жұтады. Ол болса, полимер электродтардан тұрады. Олар пилюле қозғалтқыштың орнын басып, қозғалта бастайды. Құрылғы биологиялық ыдырайтын капсулаға салынады. Ішек құрылысына барған соң, таблетка тіндердің жағдайына анализ жасап, бұлшықеттерге тоқ арқылы стимуляция жасайды не дәрі жібереді. Жұмысын атқарып болған соң, ағзадан табиғи жолмен шығып кетеді. Көбіне мұндай смарт дәріні капсулалық эндоскопияда қолданады. Пациент ішіне камера орнатылған құрылғыны жұтады да, сол арқылы капсула асқазан және ішек жолдарының тіндерін суретке түсіріп береді. Осылайша әдеттегі эндоскоп түтіктің жұмысын атқарады.

Десе де, мамандар толықтай эндоскопияның орнын баса алмайды дейді. Өйткені биопсияға материал ала алмайды. Яғни дәстүрлі процедуралармен салыстырғанда мұндай жүйенің диагностикалық мүмкіндігі әлсіздеу. Стэнфордың биотехнологтары денедегі ұсталуы қиын жерлеріне ене алатын құрылғы жасап шығарған еді. Робот жауынқұртқа ұқсайды. Құрт сияқты жыбырлап, созылып-қысқарып отырады. Жауынқұрт секілді қозғалатындықтан, дене сұйықтықтарының кедергісін жеңуге және зерттелетін аймаққа мықтап бекуге мүмкіндік туады. Зерттеу жасағандардың айтуынша, бұл құрылғыны эндоскопия, биопсия, дәрілерді қажет жерге жеткізуде қолдануға болады.

Қазіргі таңда 3D-баспаның мүмкіндігі мол екенін көз көріп отыр. Жасанды ағзалар жасауда да қолданысқа енгізіліп жатыр. 2022 жылы алғаш рет пациенттің жасушалары негізінде жасанды орган салынды. Америкалық 3DBio Therapeutics компаниясы 20 жастағы бойжеткенге құлақ басып шығарды. Заманауи биопринтерлер орган жасап шығару үшін бірнеше кезеңнен тұратын жұмыс атқарады. Алдымен МРТ және КТ суреттерінің көмегімен компьютерде органның толық үшөлшемді макро және микроқұрылымдарының моделі жасалады. Одан соң пациенттің дің жасушалары іріктеп алынады. Сол арқылы алдағы уақытта оларды бұлшықет, тері, уретрия және т.б. жасушаларға айналдырады.

Ғалымдар принтер картриджіне жасушыларды орналастырады. Олар гидрогельдің ішінде сақталады. Сөйтіп басып жатқан кезде биопсия-жасушалар қабаттан қабатқа жылжып, картриджден төсенішке орналасады. Осылайша компьютер бекіткен формаға керілу күшінің әсерінен бірігеді. Енді сол басып шығарылған «бөлшекті» биоортаға орналастырады. Ол жерде піскенше бірнеше апта тұрады.

Ең соңғы процесс — органды салу. Салған соң денеге бітіп кетуін қадағалайды. Аддитив принтерден бөлек, сыяның орнына коллаген қолданатын құрылғылар да олады. Мұндай принтерлер жарадағы жетіспейтін тіндерді толықтырып, шығарып береді. 2023 жылы осындай принтерді Сиднейдегі Жаңа оңтүстік Уэльс университетінің биоинженерлері ойлап тапты. Аустралиялық ғалымдар асқазан және ішек жолдары органдарына бірден жасушы басып беретін прототип таныстырған еді. Аппарат ағзаға эндоскоп секілді енгізіледі. Зақымданған жасушаларды жаңасына ауыстырып береді. Принтер жаңа жасушаларды бірден асқазан және ішек жолдарының түрлі сегментіне тасымалдап жеткізеді. Осындай жасуша тасымалының шағын инвазив тәсілінің арқасында операция жасамай-ақ қоюға болады. Ота жасалмаған соң, одан кейін ұзақ уақыт қалыпқа келу керек деп те жүрмейсіз. Бұл құрылғы қолдан жасалған тоқ ішекке салынып, сынақтан өтті. Келесі кезеңде оны жануарларға жасап көреді.

Роботтар хирургияға 1980 жылдардан бері жұмылдырылып келеді. 1984 жылы 12 наурыз күні робот ат салысқан алғашқы операция Ванкувердегі UBC ауруханасында жасалған деседі. Ол кезде хирург көмекшісі болып Arthrobot қатысқан еді. Бір жыл бойы жергілікті хирургтер Arthrobot-пен бірге ұзын саны 60-тан астам операция жасаған. Машинаның дамытылған модельдері әлі күнге дейін ортопед-хирургтерге ассистент қызметін атқарып келеді.

Кейінгі жылдары жасанды интеллект нарығының медицина саласында қарқынды дамып келе жатқанын білеміз. GlobalData компаниясының болжамына сүйенсек, 2030 жылға қарай робот қатысқан операция саны жыл сайын 10,5 пайызға көбейіп отырады. Сөйтіп 2030 жылдары хирургиялық операциялардың 87 пайызын робот жасайды деген болжам бар.

Хирургиядағы тұңғыш автомат аппараттардың бірі — da Vinci от Intuitive Surgical жүйесі. da Vinci прототипі АҚШ-та 1980 жылдары жасалған еді. Ал қазір платформаны бүкіл әлем қолданады. Робот қатысатын тағы бір құрал — Accuray Incorporated компаниясының жасап шығарған The CyberKnife аппараты.

Ол қатерлі ісікке сәулелі терапия жасау үшін қолданылады. Жүйе сызықтық жылдамдатқышы бар робот қолдан тұрады. Ол тіндерді түрлі бұрыштан сәулелендіреді. VR технология сәулелендіру бағытын реттеп отырады. Аппарат айналадағы сау тіндерді зақымдамайды, зақымдаса да өте елеусіз болады. Яғни дәстүрлі сәуле терапиясына қарағанда тиімді. Бұл жүйені көбіне адам қолы жетуі қиын ми және омыртқа сияқты жерлерді сәулелендіру үшін пайдаланады. Робот жасаған операциялардың ішінде ең сәттісі деп Джонс Хопкинс университетінде құрастырылған Smart Tissue Autonomous Robot хирург-роботтың жұмысын айта аламыз. 2022 жылы ол шошқа ішегіне толық автономды операция жасаған еді.