Мозг. Советы ученого, как по максимуму использовать самый совершенный в мире орган - Майк Трентер
Перспективы применения CRISPR потрясают, и ученые уже пытаются отредактировать иммунные клетки вне тела, программируя их на борьбу с раком[49]. Среди причин, по которым CRISPR будет использоваться, низкая стоимость и относительная простота этого метода. Многие исследовательские группы, в том числе не получающие большого финансирования, смогут использовать его для лечения других заболеваний. Большое разнообразие этих групп, которые воспроизводят имеющиеся данные, повысит скорость, с которой CRISPR будет использоваться. Поскольку уже через пять лет после разработки ученые использовали этот метод для устранения порока сердца эмбриона[50], вполне возможно, что будущее лечения неврологических заболеваний связано именно с генетическими манипуляциями.
CRISPR, несомненно, сыграет важную роль в будущем нейробиологии, однако есть нерешенные проблемы, которые ограничивают использование этого инструмента.
Ученые в лабораториях пытаются с ними справиться. Новые технологии всегда сопряжены с новыми трудностями, и точность механизмов восстановления не так высока, как хотелось бы. Сначала лучшим результатом была эффективность в 80 % случаев, и это значит, что в 20 % случаев все шло не по плану. При таком раскладе CRISPR нельзя было применять для лечения заболеваний человека. Однако технология развивается, и ее специфичность и эффективность повышаются. Это было доказано в 2018 году, когда CRISPR удалось вывести на новый уровень. Проанализировав тысячи участков ДНК и миллиарды потенциальных комбинаций, ученые разработали метод точного прогнозирования тех последовательностей, на которых необходимо сосредоточиться. Это позволило сократить число ошибок и повысить надежность CRISPR. Будущее, встречай нас!
Еще одна проблема заключается в том, что белок, разрезающий ДНК, относительно велик, поэтому ему сложно пробраться в ядро клетки (именно там происходят изменения). Обычно белки «упаковывают» в вирусы (в данном случае они совершенно безопасны), потому что вирусы делают это довольно легко. Проблема в том, что размер белка ограничивает число генов, которые можно отредактировать одновременно, однако ученые уже работают над ее решением. К счастью, им не придется долго ждать положительных результатов. Исследовательская группа недавно показала, как можно отредактировать до 25 генов одновременно. Хотя для лечения заболеваний потребуется исправлять, возможно, сотни, ученые движутся в правильном направлении и с оптимизмом подходят к решению проблем. Скорее всего, в будущем нам удастся воздействовать на большее число генов с большей эффективностью и возникнет новое поколение методов лечения, основанных на технологии генного редактирования.
Звездный путь
А если бы можно было лучше моделировать болезни в лаборатории и использовать новые методы визуализации, то как бы это выглядело? Можно ли сделать эти технологии компактными, чтобы пациенты могли применять их в амбулаторных условиях? Увидим ли мы когда-нибудь будущее, в котором начнем использовать ручные сканеры, подобные тем, которые показали в знаменитом телешоу «Звездный путь»? Короткий ответ – да.
В 2012 году компания Qualcomm объединилась с многомиллионным фондом XPrize, чтобы воплотить в жизнь трикодер из «Звездного пути». В популярном научно-фантастическом телешоу эти устройства использовались для сканирования ДНК инопланетных форм жизни, диагностики множества заболеваний и травм, а также анализа элементов в атмосфере. Благодаря призовому фонду Basil Leaf Technologies предоставила свой прототип DxtER, управляемый искусственным интеллектом. Хотя он намного больше по размеру, чем сканер из телешоу, он загружается на планшет или смартфон и оснащен цифровым стетоскопом, сенсорами для запястья и грудной клетки, тонометром, монитором содержания глюкозы в крови и многим другим. При необходимости искусственный интеллект даже может сообщить пользователю, что ему необходимо сдать мочу на анализ. Больше всего впечатляет то, что все тесты неинвазивны, как в сканере из «Звездного пути».
В медицине будущего подобные универсальные сканеры могут стать обычным явлением. Возможность провести все тесты с помощью одного устройства поможет людям быстрее получить диагноз и начать лечение, особенно в сельской местности, где нет больниц. В течение следующих десятилетий использование искусственного интеллекта и посещение лечебных учреждений в виртуальной реальности могут прийти на смену многим лабораторным тестам. Результаты, полученные в ходе обследования домашним сканером, будут направлены врачу, и при необходимости пациенту будет предложено дополнительное обследование в стационаре. У современного сканера есть потенциал для обнаружения инфекций, сахарного диабета, заболеваний сердца, трудностей с дыханием и гипертонии. Он даже может проводить неинвазивный анализ крови. Да-да, забор крови не требуется. В будущем такие устройства смогут использовать для диагностики неврологических заболеваний путем обнаружения новых биомаркеров.
Сканеры не заменят квалифицированных врачей, однако они могут быть очень полезны для ранней диагностики заболеваний и проведения длительных клинических исследований.
Благодаря им пациент сможет оставаться дома, вместо того чтобы постоянно посещать медицинский центр. В сочетании с другими достижениями в области нейробиологии, такими как усовершенствованные методы визуализации, в будущем сканеры смогут радикально изменить наше представление о профилактических осмотрах.
Совершенствование
Матрица
Если исследования в области нейробиологии все чаще побуждают ученых сотрудничать с передовыми технологическими компаниями, то зачем останавливаться на шлемах виртуальной реальности и сканерах из «Звездного пути»? Смогут ли они использовать свои знания о мозге, чтобы усовершенствовать человека? Ученые могли бы не только сделать нас суперлюдьми, но и помочь тем, чьи возможности ограничены из-за необратимых повреждений мозга.
Бо́льшая часть данной главы посвящена тому, как нейробиология способна улучшить здоровье, увеличить продолжительность жизни или помочь людям с серьезными проблемами. Этот же раздел о том, как наше понимание мозга может позволить нам выйти за пределы своих естественных способностей. При упоминании об улучшении мозга на ум приходит фильм «Матрица». Напомню, что главный герой фильма – мужчина по имени Нео, который осознает, что живет в цифровом мире, Матрице, и что для возвращения в реальность его нужно «разбудить». В какой-то момент ему предоставляется возможность «загрузить» в мозг что угодно, например владение кунг-фу или оружием. Это происходит за несколько секунд, и Нео обретает «мышечную память» для применения навыков внутри Матрицы. Есть ли способ научить мозг формировать воспоминания без необходимости проходить долгий процесс обучения и приобретения жизненного опыта? Представьте себе, да.
Самое впечатляющее исследование среди описанных в этой книге было проведено в готическом замке во время грозы (по крайней мере, я себе это так представляю). В ходе него одна крыса смогла передать свой опыт прохождения лабиринта другой крысе, избавив ее от необходимости делать это самостоятельно. В целях анонимности имена крыс изменены.
Первая крыса (Пинки) должна была выполнить задачу, которая включала нажатие на рычаг, прохождение через лабиринт и взаимодействие с различными предметами по пути. Когда она это делала, сигналы ее мозга передавались другому крысу
