История медицины неразрывно связана с развитием человеческой культуры. Эта наука возникла и формировалась по законам, которые характерны для любого направления в изучении окружающего мира. Но если в давно минувший период лекарь следовал религиозным догмам, то последующее развитие медпрактики проходило под влиянием величайших научных открытий. Это продолжается и сейчас - ученые находят все новые и новые способы борьбы с болезнями. Так, еще известнейший древнегреческий лекарь описал в своих научных трудах около 200 лекарств. Сейчас же их существует более 200 тысяч, причем каждый день появляются новые препараты.
В 1543 году Андреас Визалий опубликовал научную работу, в которой была подробно рассмотрена анатомия человека. В этом труде ученый представил схемы нервной и кровеносной систем организма, что являлось настоящим прорывом в области медицины. Эта работа является основой зарождения анатомии как науки. Сведения, которые удалось собрать Визалию, стали отправным пунктом в развитии неврологии, кардиологии и других медицинских направлений.
Несколько позже, в 1628 году, Ульям Харви установил, что именно человеческое сердце является тем органом, который отвечает за кровообращение. Результаты многочисленных исследований показали, каким образом кровь циркулирует в организме, а также определили основы для зарождения физиологии.
Начиная с 1875 года, Луи Пастер делает несколько значительных открытий в области хирургии и публикует свой научный трактат о теории зародышей и ее применении в медицине. В дальнейшем эта работа послужила основой для масштабных исследований в области инфекционных заболеваний. Благодаря изучению принципов Пастера с 1884 года в целях профилактики бешенства и различных заразных недугов применяются первые вакцины, а в 1894 была открыта иммунология и стала применяться серотерапия.
В 1882 году Роберт Кох открыл возбудителя туберкулеза, а в дальнейшем результаты его научных изысканий стали основополагающими в бактериологии. В 1885 году немецкий физик , который в несколько модифицированном виде используется и по сегодняшний день с целью выявления скрытых патологий, в частности, переломов, разрывов внутренних органов, наличия чужеродных тел в организме и т.д.
Результаты медицинских экспериментов, полученные в промежутке времени между 1842-м и 1846-м годами, преподносят ученым немалый сюрприз - становится ясно, что некоторые химические соединения можно вполне успешно применять в качестве . В конце XIX века, благодаря исследованиям ученого Ф.Хопкинса, был выделен ряд веществ, которые позже назвали , недостаток которых в организме человека вызывает отдельные заболевания.
В период с 1920 по 1930 гг А. Флеминг практически случайно открывает грибковые микроорганизмы, которые стали основой антибиотикотерапии. Этот грибок, действие которого было подтверждено лабораторным путем, был назван .
Об открытиях, произведенных в медицине с самого начала ее развития и по сегодняшний день, можно рассуждать практически бесконечно. Но следует отметить, что изыскания в этой области продолжают дарить человечеству те или иные возможности избавиться либо уменьшить разрушительное воздействие самых различных заболеваний.
Самые важные открытия в истории медицины
1. Анатомия человека (1538)
Андреас Везалий анализирует человеческие тела на основе вскрытий, излагает подробные сведения о человеческой анатомии и опровергает различные толкования по этой теме. Везалий считает, что понимание анатомии имеет решающее значение для проведения операций, поэтому он анализирует человеческие трупы (что необычно для того времени).
Его анатомические схемы кровеносной и нервной систем, написанные в качестве эталона для помощи своим ученикам, копируются так часто, что он вынужден опубликовать их, чтобы защитить их подлинность. В 1543 году он публикует работу De Humani Corporis Fabrica , которая послужила началом рождения науки - анатомии.
2. Кровообращение (1628)
Уильям Харви обнаруживает, что кровь циркулирует по организму и называет сердце как орган, ответственный за кровообращение крови. Его новаторские работы, анатомический очерк о работе сердца и циркуляции крови у животных, опубликованный в 1628 году, составил основу для современной физиологии.
3. Группы крови (1902)
Капрл Ландштейнер
Австрийский биолог Карл Ландштейнер и его группа обнаруживает четыре группы крови у человека и разрабатывает систему классификации. Знание различных типов крови имеет решающее значение для выполнения безопасного переливания крови, что является в настоящее время обычной практикой.
4. Анестезия (1842-1846)
Некоторые ученые обнаружили, что определенные химические вещества могут быть использованы в качестве анестезии, что позволяет выполнять операции без боли. Первые эксперименты с анестетиками - закисью азота (веселящий газ) и серного эфира – начали использоваться в 19 веке в основном стоматологами.
5. Рентгеновские лучи (1895)
Вильгельм Рентген случайно обнаруживает рентгеновские лучи, проводя эксперименты с излучением катодных лучей (выброс электронов). Он замечает, что лучи способны проникать через непрозрачную черную бумагу, обернутую вокруг электронно-лучевой трубки. Это приводит к свечению цветов, расположенных на соседнем столике. Его открытие явилось революцией в области физики и медицины, что принесло ему первую в истории Нобелевскую премию по физике в 1901 году.
6. Теория микробов (1800)
Французский химик Луи Пастер считает, что некоторые микробы являются болезнетворными агентами. В то же время, происхождение таких заболеваний, как холера, сибирская язва и бешенство остается загадкой. Пастер формулирует микробную теорию, предполагая, что эти заболевания и многие другие, вызваны соответствующими бактериями. Пастера называют "отцом бактериологии", потому что его работа стала преддверием новых научных исследований.
7. Витамины (в начале 1900-х годов)
Фредерик Хопкинс и другие обнаружили, что некоторые заболевания, вызванные недостатком определенных питательных веществ, которые позже получили название витаминов. В экспериментах с питанием над лабораторными животными, Хопкинс доказывает, что эти "факторы аксессуары питания" имеют важное значение для здоровья.
Образование – одна из основ развития человечества. Только благодаря тому, что из поколения в поколение человечество передавало свои эмпирические знания, в настоящий момент мы можем пользоваться благами цивилизации, жить в определенном достатке и без уничтожающих расовых и племенных войн за доступ к ресурсам существования.
Образование проникло и в сферу Интернет. Один из образовательных проектов получил название – Отрок.
=============================================================================
8. Пенициллин (1920-1930-е годы)
Александр Флеминг открыл пенициллин. Говард Флори и Эрнст Борис выделили его в чистом виде, создав антибиотик.
Открытие Флеминга произошло совершенно случайно, он заметил, что плесень убила бактерии определенного образца в чашке Петри, которая просто валялась в раковине лаборатории. Флеминг выделяет образец и называет его Penicillium нотатум. В следующих экспериментах, Горвард Флори и Эрнст Борис подтвердили лечение пенициллином мышей с бактериальными инфекциями.
9. Серосодержащие препараты (1930)
Герхард Домагк обнаруживает, что пронтозила, оранжево-красный краситель, эффективен для лечения инфекций, вызванных бактериями стрептококка общего. Это открытие открывает путь к синтезу химиотерапевтических препаратов (или «чудо-лекарства") и производству сульфаниламидных препаратов, в частности.
10. Вакцинация (1796)
Эдвард Дженнер, английский врач, проводит первую вакцинацию против оспы, определив то, что прививка коровьей оспы обеспечивает иммунитет. Дженнер сформулировал свою теорию после того, как заметил, что пациенты, которые работают с крупным рогатым скотом и вступали в контакт с коровой, не заболели оспой, во время эпидемии в 1788 году.
11. Инсулин (1920)
Фредерик Бантинг и его коллеги обнаружили гормон инсулин, который помогает сбалансировать уровень сахара в крови у больных сахарным диабетом и позволяет им жить нормальной жизнью. До открытия инсулина, спасти больных диабетом было невозможно.
12. Открытие онкогенов (1975)
13. Открытие человеческого ретровируса ВИЧ (1980)
Ученые Роберт Галло и Люк Монтанье отдельно друг от друга открыли новый ретровирус, названный позже ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), и классифицировали его в качестве возбудителя СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита).
В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!
Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.
Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.
Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.
Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.
В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.
Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.
Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.
Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом
К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группой американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.
Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.
В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.
На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.
В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.
Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.
Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.
Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.
Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.
В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.
В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.
Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.
До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.
Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.
Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).
Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.
Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально
Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.
Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.
Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.
В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.
Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.
Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на
В ХХ столетии медицина начала шагать вперед большими шагами. Например, диабет перестал быть смертельной болезнью только в 1922 году, когда двумя канадскими учеными был открыт инсулин. Им удалось получить этот гормон из поджелудочной железы животных.
А в 1928 году жизнь миллионов больных была спасена благодаря неряшливости британского ученого Александра Флеминга. Он просто не вымыл пробирки с болезнетворными микробами. По возвращении домой он обнаружил плесень(пенициллин) в пробирке. Но прошло еще 12 лет, прежде чем удалось получить чистый пенициллин. Благодаря этому открытию такие опасные болезни, как гангрена и пневмония, перестали быть смертельными, а сейчас мы имеем великое разнообразие антибиотиков.
Сейчас каждый школьник знает, что такое ДНК. Но структура ДНК была открыта всего лишь чуть больше 50 лет назад, в 1953 году. С тех пор интенсивно начала развиваться такая наука какгенетика. Структуру ДНК открыли двое ученых: Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик. Из картона и металла они сделали модель молекулы ДНК. Сенсацией оказалось то, что принцип строения ДНК одинаков для всех живых организмов, от бактерии до человека. За это открытие английские ученые получили Нобелевскую премию.
Сегодня пересадка органов нам не кажется чем-то из области фантастики. Но открытие, что люди могут жить с чужими органами, было сделано только в 1954 году. Американский врач доказал это, пересадив почку своему 23-летнему пациенту от его брата-близнеца. В отличие от предыдущих неудачных опытов, в этот раз почка прижилась: пациент прожил с ней еще 9 лет. А Мюррей за свою пионерскую работу в области трансплантации органов получил в 1990 году Нобелевскую премию.
Вслед за пересадкой почки Мюрреем последовали попытки пересадить и сердце. Но операции на сердце долгое время считались очень рискованными. Но все же в 1967 году было пересажено сердце молодой погибшей женщины 53-летнему пациенту, умирающему от сердечной недостаточности. Пациент тогда прожил всего 18 дней, а сегодня с донорским сердцем можно жить много лет.
Сейчас невозможно представить посещение врача без УЗИ. Нет, наверное, ни одного человека, которому не пришлось бы хотя бы раз в жизни делать УЗИ. Но это устройство, позволяющее диагностировать болезни внутренних органов на самых ранних стадиях, было изобретено не так уж и давно, в 1955 году. А уже в 70-х годах прибор приобрел широчайшую популярность, поскольку был безопасным, безболезненным и высокоинформативным методом исследования. А что еще нужно больному и врачу! Принцип работы УЗИ прост: волна проходит через ткани нашего тела, и ее эхо, преобразованное в электрические импульсы, отображается на мониторе.
В 1978 году тысячи семейных пар, которые не могут иметь детей, получили надежду. Дело в том, что в 1978 году на свет появилась девочка, о которой узнал весь мир. Ее звали Луиза Браун, и она была первым ребенком из пробирки, то есть ее зачатие произошло вне организма матери. Британские ученые в лабораторных условиях оплодотворили яйцеклетку матери спермой, а затем поместили в матку матери. Сегодня благодаря методам искусственного оплодотворения тысячи бесплодных пар могут иметь детей.
Достижения в науке и технике изменили до неузнаваемости нашу жизнь за последние десятилетия. Изменения коснулись не только того, как мы общаемся, получаем информацию, ведем бизнес, но и медицинской сферы.
Можно с легкостью найти и недовольных этими изменениями: люди жалуются, что мы стали меньше общаться вживую, уделяя больше времени общению в социальных сетях, разговорам по мобильникам.
Однако эти же самые достижения сжали, образно выражаясь, наше глобальное мировое пространство до размеров небольшого города.
Человечество получило уникальную возможность оперативно обмениваться информацией в медицинской сфере, получив мощные инструменты контроля и борьбы с различными заболеваниями. И в последние годы эти изменения продолжают наращивать темп, как никогда.
Вы еще не слышали о последних достижениях генетиков , которые позволяют остановить старение? А как вам новость о том, что наконец-то найдено по-настоящему эффективное средство от обычной простуды? Наконец, что вы скажете о возможности диагностирования многих раковых заболеваний на самых ранних стадиях развития, когда болезнь еще может быть остановлена?
Этим достижениям предшествовали долгие годы (и даже десятилетия) напряженной работы. И в 2017-ом году многие задачи, стоящие перед человечеством, были решены (или были сделаны серьезные шаги по их решению).
Предлагаем вашему вниманию десять значительных достижений медицинской науки за прошлый год, которые наверняка окажут значительное влияние на нашу жизнь в совсем уже недалеком будущем.
Ученые создали искусственную матку, которая обеспечивает развитие так называемых глубоко недоношенных новорожденных в течение примерно одного месяца. На данный момент времени изобретение было протестировано на восьми недоношенных ягнятах.
Будущих ягнят изъяли из маток овец преждевременно, в начале второй половины беременности , переведя их в искусственные матки. Животные продолжили развитие, продемонстрировав нормальный рост вплоть до своего «второго рождения», которое было осуществлено четыре недели спустя.
Искусственная матка состоит, по сути, из стерильного пластикового пакета, заполненного искусственной околоплодной жидкостью. Пуповина плода крепится к специальному механическому прибору, который обеспечивает развивающийся организм питательными веществами, а также насыщает кровь кислородом (этакий аналог плаценты).
Нормальное внутриутробное развитие человеческого эмбриона происходит приблизительно в течение 40 недель. Однако ежегодно во всем мире тысячи и тысячи младенцев появляется на свет преждевременно.
При этом многие из них проводят в утробе менее 26-ти недель. Выживает примерно половина младенцев. У многих из выживших отмечается детский церебральный паралич , задержка умственного развития , другие патологии.
Искусственная матка, адаптированная для развития эмбриона человека, должна дать шанс на нормальное развитие этим преждевременно появляющимся на свет младенцам.
Ее задача заключается в обеспечении возможности более длительного «дозревания» в среде, аналогичной той, которая имеется в матке женщины. Создатели искусственной матки планируют перейти к испытаниям на человеческих эмбрионах в ближайшие пять лет.
Первый гибрид свиньи и человека
В 2017-ом году ученые объявили об успешном создании первого гибрида свиньи и человека – организма, который в научных кругах часто называют химерой. Если упрощенно, то речь идет об организме, который совмещает в себе клетки от двух различных видов.Один из способов создания химеры – это пересадить орган одного животного в тело другого. Однако этот путь ведет к высокому риску отторжения вторым телом чужеродного органа.
Другой путь создать химеру – это начать осуществлять изменения на эмбриональном уровне посредством введения клеток одного животного в эмбрион другого, после чего происходит их совместное развитие.
Первые опыты по созданию химеры привели к успешному развитию клеток крысы внутри эмбриона мыши. В мышином эмбрионе произошли генетические изменения, приведшие к образованию поджелудочной железы крысы, ее глаз и сердца , которые развивались вполне нормально. И только после этих экспериментов ученые решились провести аналогичные опыты с клетками человеческого организма.
Известно, что органы свиньи весьма схожи с органами человека, именно поэтому это животное было выбрано в качестве реципиента (то есть организма-хозяина). Клетки человека были введены в свиные эмбрионы на ранней стадии его развития. Затем уже гибридные эмбрионы были вживлены в суррогатные свиноматки, где и развивались в течение почти целого месяца. После этого эмбрионы извлекли для детального изучения.
В результате ученым удалось вырастить 186 химерных эмбрионов, в которых было зафиксированы начальные стадии формирования таких важнейших органов, как сердце и печень .
Это означает гипотетическую возможность выращивания человеческих органов и тканей внутри других видов. А это первый шаг к выращиванию органов в лабораторных условиях, способных спасти тысячи пациентов, из которых многие умирают, не дождавшись трансплантации .
Тело одного из видов лягушек, относительно недавно обнаруженного в Южной Индии, оказалось покрыто слизью, которая способна противостоять инфекции гриппа.
В жидкости, выделяемой кожей этой лягушки, найдены молекулы, содержащие аминокислоты, соединенные пептидными связями (то есть пептиды). Они-то и служат защитой против инфекции гриппа.
Ученые протестировали пептиды этой индийской лягушки, обнаружив, что только один из них, названный впоследствии «урумином», обладает противомикробными и противовирусными свойствами, и способен защитить от гриппа. Примечательно, что за основу было взято название традиционного индийского меча-пояса – уруми.
Как известно, липидная оболочка каждого штамма вируса гриппа содержит такие поверхностные белки, как гемагглютинин и нейраминидаза. Штаммы вируса названы по комбинации каждого содержащегося в них белка. К примеру, H1N1 содержит комбинацию гемагглютинина H1 и комбинацию нейраминидазы N1.
Наиболее распространенный штамм сезонного вируса гриппа содержит комбинацию H1. Урумин в результате лабораторных анализов продемонстрировал способность к эффективному уничтожению каждого типа комбинации вируса H1; причем даже тех типов, у которых развилась сопротивляемость к современным противовирусным препаратам .
Воздействие современных медицинских препаратов, которыми сейчас лечат от гриппа, направлено на гликопротеин нейраминидаза, мутирующий гораздо чаще, чем гемагглютинин. Новое лекарство, воздействующее на гемагглютинин, будет эффективной защитой от многих штаммов вируса гриппа, став основой для универсальной вакцины против данного заболевания.
Группа исследователей из Университета штата Мичиган (США) создала потенциальное лекарство от меланомы, которое способно кардинальным образом снизить уровень смертности от данного заболевания.Это смертельная форма рака кожи отличается высокой степенью летальности, так как приводит к быстрому образованию метастаз, распространяющихся по всему телу и поражающих внутренние органы (к примеру, легкие и мозг).
Раковые клетки распространяются по всему телу потому, что в результате процесса, называемого транскрипцией, на матрице ДНК происходит синтез и трансформация РНК и определенных белков в злокачественную опухоль – меланому. Химическое же вещество, о котором идет речь в данном открытии, продемонстрировало способность к успешному прерыванию этого цикла.
Упрощенно говоря, это вещество способно прервать процесс транскрипции. Благодаря этой профилактической мере удастся остановить агрессивное распространение ракового заболевания. В результате лабораторных испытаний уже удалось прийти к тому, что тестируемое вещество способно успешно останавливать распространение ракового заболевания в 90% случаев.
От создания медицинского препарата на базе данного вещества нас отделяет еще несколько лет клинических испытаний на людях, страдающих от меланомы.
Однако исследователи уже сейчас выражают изрядный оптимизм по поводу возможностей будущего лекарства. Помимо меланомы, препарат будет протестирован на других видах раковых заболеваний с целью выявления его потенциальной возможности их лечения.
Стирание плохих воспоминаний
Люди, которые страдают от посттравматического стрессового расстройства или других тревожных расстройств, связанных с психологическими и иными травмами , смогут вскоре просто «стирать» плохие воспоминания, провоцирующие данные расстройства.Ученые работали над решением данной проблемы на протяжении многих лет. Но лишь совсем недавно группа исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде (США), изучая влияние стрессовых ситуаций на память человека, совершила удивительное открытие. Они акцентировали свое внимание на проводящие пути нервной системы, которые создают воспоминания и позволяют нам обращаться к ним.
Когда происходят травмирующие события, наиболее сильными оказываются нейронные связи, обеспечивающими доступ именно к плохим воспоминаниям, нежели чем ко всем остальным. Именно поэтому людям зачастую легче вспомнить детали какой-нибудь трагедии, произошедшей годы назад, чем, к примеру, то, что они ели сегодня на завтрак.
В своих опытах над подопытными мышами ученые из вышеупомянутого университета включали звук высокой частоты, одновременно ударяя грызунов разрядом тока. Вскоре, как и предполагалось, этот высокочастотный звук заставлял мышей буквально замирать в ужасе.
Однако исследователям удалось ослабить связь между нейронами, заставлявшую мышей вспоминать о своем страхе в момент включения высокочастотного звука.
Для этого ученые использовали методику, называющуюся оптогенетикой. В итоге мыши перестали испытывать страх перед звуком высокой частоты. Иными словами, их воспоминания о травмирующем событии были стерты.
Важным аспектом данного исследования является тот факт, что могут быть стерты только необходимые воспоминания. Таким образом, люди смогут забывать свои плохие воспоминания, не разучившись при этом зашнуровывать свою обувь.
Не позавидуешь человеку, которого укусит австралийский воронковый водяной паук, обитающий в сельскохозяйственном регионе Австралии под названием Дарлинг-Даунз.
Яд этого паука способен убить в течение 15-ти минут. Однако этот же яд содержит один ингредиент, который способен защитить клетки головного мозга от разрушения, вызванного инсультом.
Когда у человека случается инсульт, происходит нарушение кровоснабжения головного мозга, который начинает испытывать кислородное голодание .
В мозге происходят патологические изменения, в результате которой вырабатывается кислота, разрушающая клетки мозга. Молекулы же пептида Hi1a, обнаруженного в яде австралийского паука, способны защитить клетки мозга от уничтожения, спровоцированного инсультом.
В рамках экспериментов у подопытных крыс вызывали инсульт, а через два часа вводили им препарат, содержащий пептид Hi1a. В результате степень повреждения головного мозга грызунов удалось уменьшить на 80 процентов.
В повторном эксперименте препарат был введен через восемь часов после инсульта. Степень повреждения в этом случае удалось уменьшить на 65 процентов.
На данный момент не существует лекарства, которое бы сохраняло клетки головного мозга после инсульта. Один из видов лечения заключается в хирургической операции по удалению сгустков крови.
При лечении геморрагического инсульта хирургическим путем устанавливают контроль над кровотечением . Ни одного препарата, чтобы обратить процесс, не существует. Если Hi1a подтвердит свою успешность в испытаниях на людях, это коренным образом снизит количество жертв инсульта.
Человечество стало на один шаг ближе к появлению препарата, позволяющего обратить процесс старения. Испытания на животных уже доказали его эффективность в вопросе лечения старения. Сейчас в процессе воплощения находятся испытания на людях.
Наши клетки обладают способностью к восстановлению самих себя, однако это их свойство утрачивается по мере старения нашего организма.
Крайне важным для процесса восстановления является определенный метаболит (продукт метаболизма), названный NAD+, который присутствует в каждой клетке.
Группа исследователей из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) провели испытания на подопытных мышах, в рамках которых использовался никотинамид мононуклеотид (препарат NMN), повышающий количество молекул NAD+.
После введения старым мышам препарата, те продемонстрировали улучшенную способность к восстановлению поврежденных клеток. Всего лишь через неделю лечения препаратом NMN клетки старой мыши функционировали так же, как клетки более молодой особи.
В финале эксперимента на мышей воздействовали дозами радиации. У мыши, которой до этого вводили препарат NMN, было отмечено меньшее повреждение клеток по сравнению с особью, которой такой препарат не вводили.
Также меньшую степень повреждений клеток отметили и у той подопытной особи, которой ввели препарат после воздействия радиацией. Результаты исследований позволяют рассчитывать не только на то, что человечество научится обращать процесс старения: лечение можно будет использовать и для других целей.
Известно, что космонавты подвергаются преждевременному старению из-за воздействия космической радиации. Организм людей, которые часто летают самолетами, также чаще подвергается облучению. Лечение можно будет применить и к детям, которых удалось вылечить от раковых заболеваний: клетки их организма также подвергаются преждевременному старению, что приводит их ко многим хроническим заболеваниям (к примеру, к болезни Альцгеймера до 45-ти лет и так далее).
Определение ракового заболевания на самой ранней стадии
Исследователи из Рутгерского университета (США) открыли способ эффективного обнаружения микрометастаз, являющихся по сути микроскопическими раковыми образованиями в организме, которые настолько малы, что их невозможно обнаружить с помощью привычных клинических методов диагностики .Для обнаружения этих опухолей ученые предлагают новую технику диагностики, в рамках которой в кровь пациента вводят светоизлучающее вещество. Команда ученых из Рутгерского университета использовала в своих исследованиях наночастицы, которые испускают коротковолновой инфракрасный свет.
Предназначение этих «светящихся» наночастиц в данном эксперименте следующее: обнаружение раковых клеток в процессе перемещения по организму пациента. На самых ранних стадиях исследования эксперименты проводились, как водится, на подопытных мышах.
Благодаря введенным наночастицам в мышь с раком молочной железы , ученым удалось абсолютно точно отследить распространение раковых клеток по организму грызуна, обнаружив их в ее лапках и надпочечных железах .
Метод диагностики раковых заболеваний с помощью наночастиц позволяет выявить раковую опухоть за месяцы до того момента, как болезнь можно будет диагностировать с помощью метода витамин С, отвары и чаи от кашля, различные лекарственные препараты, которые можно без рецепта купить в любой аптеке. Несмотря на это актуальной остается поговорка, согласно которой «простуда, если ее лечить, проходит за неделю; а если не лечить – за семь дней».
Впрочем, похоже на то, что ситуация вскоре изменится. Простуду способны вызвать многие вирусы; наиболее распространенным вирусом, ответственным за возникновение 75-ти процентов инфекций, является риновирус. Ученые из Эдинбургского университета Нейпира (Шотландия) в самом начале прошлого года, в рамках исследования определенных антимикробных пептидов, пришли к интересному открытию.
Группе ученых удалось синтезировать пептиды, которые продемонстрировали высочайшую эффективность в лечении риновируса, полностью уничтожив его.
Изначально эти пептиды были выявлены у свиней и овец. Сейчас ведется работа над тем, чтобы усилить эффективность будущих препаратов против простуды, в состав которых будут входить синтезированные пептиды.
Генетическое редактирование эмбриона человека
Впервые в истории генной инженерии ученым удалось успешно редактировать ДНК человеческого эмбриона, что не повлекло никаких нежелательных опасных мутаций. Международная группа ученых осуществила этот эксперимент, используя новейшую технику редактирования генов.Для опыта была использована сперма донора с генетической мутацией, вызывающей кардиомиопатию (заболевание, являющееся причиной ослабления сердца, нарушения ритма, проблем с клапаном и сердечной недостаточности).
Этой спермой оплодотворили донорскую яйцеклетку, а затем, с помощью техники редактирования генов, внесли изменения в механизм мутации. Ученые образно описали данную процедуру, как «микроскопическую операцию на мутировавшем гене».
Эта операция привела к тому, что эмбрион самостоятельно «отремонтировал» поврежденный ген. Техника редактирования уже была применена на 58-ми эмбрионах, и генная мутация была успешно скорректирована в 70-ти процентах случаев.
Важным моментом ученые считают тот факт, что коррекция не привела к случайным мутациям других участков ДНК (в отличие от более ранних экспериментов). Несмотря на успешность процедуры, детей выращивать из «скорректированных» эмбрионов пока никто не собирался. Во-первых, необходимы дополнительные исследования.
Кроме того, противники генетических модификаций выразили свою обеспокоенность некоторыми обстоятельствами. Вмешательство в ДНК эмбриона найдет свое отражение и у будущих поколений; таким образом, любая ошибка, которая может быть допущена в результате процедуры редактирования генов, может в конечном итоге привести к новому генетическому заболеванию.
Существует также и этическая проблема – подобные эксперименты могут привести к выращиванию «искусственных детей», когда родители смогут выбирать черты характера ребенка до его рождения, присваивая ему желаемые физические характеристики.
Ученые в свою очередь заявили о том, что ими руководит желание найти способы предупреждения генетических заболеваний, а не попытки создания людей на заказ. Уже сейчас очевидно, что на эмбриональной стадии можно предупреждать такие патологии, как болезнь Хантингтона , кистозный фиброз , а также рак яичников и молочных желез, вызванные мутацией гена BRCA.
Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!
