2023 г. оказался впечатляюще плодотворным в области медицины. Подводя итоги года, портал «Научная Россия» предлагает читателям вспомнить важнейшие открытия уходящего года в мировой и отечественной медицинской науке. А их было немало в самых разнообразных сферах — от борьбы с раком и ВИЧ до восстановления тканей и диагностики депрессии.
Новые способы лечения рака: от наночастиц до нейросети
Большой вклад в борьбу со злокачественными опухолями внесли в 2023 г. российские ученые. Исследователи из Томского государственного университета разработали искусственный интеллект, способный по данным спектроскопии тканей со стопроцентной точностью выявлять рак кожи (меланому) и рак простаты, а также определять степень злокачественности последнего по специальной шкале Глисона. Использовали спектроскопию для выявления рака кожи и эксперты из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, которые научились отличать пораженную ткань от здоровой с точностью более 95% на основе информации о липидном составе клеточных мембран.
Ученые ИТМО и Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова создали соединения, запускающие самоуничтожение раковых клеток.
Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS (пресс-служба ИТМО)
Прогресс был достигнут и в области лечения злокачественных опухолей. Например, эксперты из ИТМО и Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН вместе с британскими коллегами создали вещества, которые избирательно активируют самоуничтожение раковых клеток, не затрагивая здоровые ткани. При этом токсичность новых соединений оказалась почти в десять раз ниже, чем у существующих аналогов. Исследователи из Института биофизики будущего МФТИ привлекли к борьбе с раком специальные наночастицы — таргосомы. В ходе испытаний на животных эти целевые наноносители для химиофототерапии рака показали более чем 90-процентную эффективность уничтожения опухолей. Одно из самых необычных открытий сделали ученые Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения РАН, установив, что природные соединения, полученные из морских звезд Solaster pacificus и бурой водоросли Saccharina cichorioides, подавляют развитие злокачественных опухолей, а в сочетании с рентгеновским излучением вызывают программируемую гибель раковых клеток.
«Сейчас также ведется разработка комбинации новых методов. Монорадионуклидную терапию комбинируют с препаратами. Иммунотерапия продвигается таким образом. Появились и молекулярные, генетические разработки», — поделился с корреспондентом «Научной России» главный онколог Минздрава академик Андрей Дмитриевич Каприн.
Новая эра в борьбе с ВИЧ
Уникальное лекарство от ВИЧ, способное полностью уничтожать вирус, а не переводить его в хроническую форму, как это делают существующие препараты, представили ученые Федерального исследовательского центра Биотехнологии РАН вместе с коллегами из США и Италии. Новый класс соединений — N-фенил-1-(фенилсульфонил)-1H-1,2,4-триазол-3-амины — может не только убивать вирус иммунодефицита человека прямо в нейронах, но и блокировать обратную транскриптазу ВИЧ — фермент, отвечающий за размножение вируса. Что важно, экспериментальный препарат безвреден для самих нейронов. К настоящему времени перспективное соединение уже прошло доклинические исследования, ученые проанализировали его токсичность и фармакинетику.
Венец медицинского импортозамещения. Первый отечественный томограф
Уходящий год приблизил запуск в серийное производство первого российского аппарата МРТ, созданного специалистами Физического института им. П.Н. Лебедева РАН. Прототип разработки был впервые представлен общественности в преддверии 2023 г. и уже успешно прошел испытания в Центре неврологии РАН и Центре нейрохирургии РАН.
Первый российский аппарат МРТ, созданный в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН.
Фото: Владислав Стрекопытов / © РИА Новости
Первый отечественный томограф на 70% состоит из деталей российского производства, но ученые преследуют еще более амбициозную цель: достичь 95-процентного уровня импортозамещения. Устройство делает более качественные снимки, чем зарубежные аналоги, при этом стоит на 25% дешевле. Секрет экономичности томографа — в возможности применения сухих магнитов, которые можно остужать без использования жидкого гелия.
«По сложности аппарат можно сравнить с космическим спутником. Очень много разных систем, и каждая требует отдельной разработки. Поэтому участвовали самые разные специалисты. Проект удалось реализовать благодаря высокой технологической культуре, которая, к счастью, сохранилась в нашей академии наук», — рассказал «РИА Новости» заведующий криогенным отделом ФИАН, доктор физико-математических наук, профессор Евгений Иванович Демихов.
Вакцинация… без иглы!
Новый способ вакцинации без укола иглой разработали ученые из Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского и НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева. Методика, предложенная исследователями, позволяет вводить в организм препарат по волосяным фолликулам. Технология была успешно испытана на лабораторных мышах. Чтобы достичь цели, ученые внедрили вакцину от гриппа в микроскопический носитель-матрицу из биосовместимого карбоната кальция и нанесли препарат на кожу животных. Для доставки вакцины в организм через волосяные фолликулы исследователи применили ультразвуковое воздействие — сонофорез. Большое преимущество метода заключается в активации в коже клеток врожденного иммунитета, приводящей к сильному адаптивному иммунному ответу. В некоторых случаях это делает инновационный способ введения вакцин эффективнее в сравнении с подкожными и внутримышечными инъекциями.
Депрессия: определить и обезвредить!
2023 г. порадовал значимыми достижениями и в сфере выявления депрессии.
Ученые предложили диагностировать депрессивное расстройство по активности нейронов мозга пациентов.
Источник изображения: nuevoimg / фотобанк 123RF
Эксперты Первого МГМУ им. И.М. Сеченова привлекли к решению проблемы искусственный интеллект. Созданная исследователями программа научилась с высокой точностью выявлять признаки депрессивного расстройства в речи человека по высоте голоса, скорости произношения, наличию пауз и эмоциональной окраске произносимых слов. Согласно планам, изобретение ляжет в основу мобильного приложения для самодиагностики депрессии.
Не менее интересный метод обнаружения депрессивного расстройства предложили ученые Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта (Россия), Пловдивского медицинского университета (Болгария) и Мадридского политехнического университета (Испания), придя к выводу, что психическое заболевание можно диагностировать по результатам магнитно-резонансной томографии. Оказалось, что у больных и здоровых пациентов по-разному проявляют активность объединения нейронов, которые играют роль «узлов» функциональной сети головного мозга человека.
Новые лекарства против туберкулеза
Соединения магния показали эффективность в борьбе с туберкулезом.
Фото: к.х.н. Дмитрий Ямбулатов / пресс-служба ИОНХ РАН
Сразу несколько групп исследователей предложили применять новые вещества для борьбы с туберкулезом. Эксперты из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН и Центрального научно-исследовательского института туберкулеза вывели несколько новых соединений магния, отлично показавших себя в подавлении туберкулезной палочки. Присоединились к коллегам и ученые Уральского федерального университета и Института органического синтеза УрО РАН, установившие, что эффективность в борьбе с туберкулезом и некоторыми другими устойчивыми инфекциями проявляют производные растительного вещества кумарина, применяемого при создании парфюмов и косметики. А исследователи из МГУ им. М.В. Ломоносова разработали антиоксидант и антибиотик SkQ1, который уничтожает туберкулезные бактерии не только в свободной форме, но и внутри легочных человеческих клеток — альвеолярных макрофагов.
Битва с диабетом: от препаратов до технологий
Декабрь 2023 г. ознаменовался важным открытием, которое впервые в истории дает надежду на возможность лечения диабета I типа при помощи таблеток. Ученые из Института медицинских исследований Святого Винсента (Мельбурн, Австралия) выяснили, что лекарство барицитиниб, обычно применяемое в борьбе с ревматоидным артритом, может подавлять прогрессирование у людей диабета и помогать организму вырабатывать собственный инсулин.
Успехи были достигнуты и в области контроля диабета. Например, эксперты Массачусетского технологического института успешно испытали на животных прототип специального имплантата для диабетиков, который производит инсулин и кислород и продолжает успешно справляться со своей функцией даже при накоплении рубцовой ткани. Схожее устройство — «умный пластырь» для введения в организм лекарств при помощи микроигл, который можно будет встроить в специальный браслет или приклеивать на кожу, — предложили для терапии пациентов с диабетом ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ». А разобраться в механизме опасного заболевания ученым и врачам поможет открытие исследователей из Техасского университета в Эль-Пасо, выявивших в мозге человека области, активирующиеся при изменении уровня глюкозы в крови.
Отследить по карте устойчивость к антибиотикам
Проблема борьбы с микроорганизмами, устойчивыми к лекарствам, в современном мире обретает все большую актуальность.
Источник изображения: virtosmedia / фотобанк 123RF
Для всего мира актуальна проблема утраты антибиотиками эффективности из-за выработки вредоносными микроорганизмами устойчивости к лекарствам. Чтобы иметь возможность более продуктивно бороться с опасными болезнями, российские эксперты создали карту антимикробной резистентности AMRmap, на основании которой врачи и пациенты могут получать обновляемую и тщательно проверяемую информацию о распространении во всех регионах России штаммов микроорганизмов, на которые не действует терапия.
«Каждый год мы получаем примерно 9 тыс. микроорганизмов из различных регионов и изучаем их чувствительность. Только после этого они появляются на карте», — рассказал ректор Смоленского государственного медицинского университета Минздрава РФ член-корреспондент РАН Роман Сергеевич Козлов на онлайн-заседании научного совета РАН «Науки о жизни».
Чтобы ускорить процесс сбора данных, эксперты создали дополнительную систему AMRcloud, в которую информацию об устойчивых штаммах микроорганизмов может загружать любое учреждение, располагающее качественными исследовательскими технологиями.
Восстановить кости… и нервные клетки
Не стоят на месте и разнообразные технологии восстановления живых тканей организма. Например, кто из нас не слышал утверждение о том, что нервные клетки не восстанавливаются? Кажется, нейробиологи из США и Швейцарии готовы поспорить с этим мнением — ведь в 2023 г. они представили технологию восстановления нервных волокон спинного мозга при помощи сложной генной терапии. Эксперты научились не только активировать рост нейронов в живом организме, но и стимулировать их прорастание через место повреждения и «подключение» к нужным точкам на другой стороне поражения. Применение терапии успешно «поставило на лапки» лабораторных мышей с травмами спинного мозга.
Российские ученые создали синтетическую костную ткань, воспроизводящую неоднородную структуру естественной кости.
Фото предоставлено пресс-службой ННГУ
Много медицинских открытий было сделано в области регенерации костей — в основном они связаны с разнообразными имплантатами, помогающими восстанавливать костную ткань. Например, исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» в сотрудничестве с Сибирским федеральным университетом и ЧУЗ «Клиническая больница “РЖД-Медицина”» предложили использовать для помощи в заращивании поврежденных костей полностью биоразлагаемые трехмерные каркасы из природного полимера оксипроизводных жирных кислот. Испытания на подопытных свиньях показали, что структура искусственного каркаса активно заселялась клетками костной ткани, что позволило успешно восстановить сильно поврежденную кость за пять месяцев. А группа российских исследователей с участием экспертов из Университета Лобачевского (ННГУ), Сеченовского университета и Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН и других научных организаций разработала синтетическую костную ткань, полностью воспроизводящую неоднородную структуру естественной кости. Новая технология позволила вдвое ускорить заживление травм у подопытных животных в сравнении с обычными однородными имплантатами.
«Голубая мечта» стоматолога
Впечатлил 2023 г. и необычными достижениями: например, японский стартап Toregem Biopharma, финансируемый Киотским университетом, заявил о планах создать к 2030 г. первое в мире лекарство для выращивания зубов. Препарат уже был успешно испытан на мышах и хорьках. Принцип его действия заключается в нейтрализации в организме белка USAG-1, ограничивающего процесс зубного роста. Предполагается, что в первую очередь лекарство поможет людям, страдающим от полной или частичной нехватки зубов в связи с врожденными факторами, однако в отдаленной перспективе рассматривается и возможность использования препарата как альтернативы зубному протезированию. Испытания инновационного лекарства на людях намечены на 2024 г.
В новом году портал «Научная Россия» продолжит знакомить вас с достижениями отечественных и зарубежных исследователей! С наступающим праздником!
Источники
Материалы портала «Научная Россия»
Наука.рф — официальный сайт Десятилетия науки и технологий в России. Новый класс препаратов против ВИЧ разработали российские химики
Наука.рф — официальный сайт Десятилетия науки и технологий в России. Способ безопасной вакцинации без иглы разработали в СГУ
РИА Новости. По сложности — как спутник. Чем уникален первый российский аппарат МРТ
ТАСС. Kyodo: в Японии могут создать первый в мире препарат для выращивания зубов
Московский комсомолец. Дарья Тюкова. Японцы придумали препарат для выращивания человеческих зубов
Источник изображения на главной странице: freepik / фотобанк Freepik
Источник изображения на превью: katemangostar / фотобанк Freepik
Источники изображений в тексте: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS (пресс-служба ИТМО), Владислав Стрекопытов / © РИА Новости, nuevoimg / фотобанк 123RF, к.х.н. Дмитрий Ямбулатов / пресс-служба ИОНХ РАН, virtosmedia / фотобанк 123RF, пресс-служба ННГУ.