Научное открытие: научились превращать карие глаза в голубые. История медицинских открытий

В середине ХІХ столетия произошло множество потрясающих открытий. Как бы удивительно это не звучало, но огромная часть этих открытий была сделана во сне. Поэтому здесь даже скептики теряются, и затрудняются сказать что-либо в опровержение существования провидческих или вещих снов. Многие ученые занимались изучением этого феномена. Немецкий физик, врач, физиолог и психолог Герман Гельмольц в своих исследованиях пришёл к выводу, что в поисках истины человек накапливает знания, потом он анализирует и осмысливает полученную информацию, и после этого наступает самый главный этап – озарение, которое так часто случается во сне. Именно таким способом озарение пришло ко многим учёным- первооткрывателям. Сейчас мы предоставляем Вам возможность ознакомиться с некоторыми открытиями, сделанными во сне.

Французский философ, математик, механик, физик и физиолог Рене Декарт всю жизнь утверждал, что в мире нет ничего таинственного, чего нельзя было бы понять. Однако, всё же одно необъяснимое явление в его жизни существовало. Этим явлением были вещие сны, которые приснились ему в возрасте двадцати трех лет, и которые помогли ему сделать ряд открытий в различных областях науки. В ночь с 10 на 11 ноября 1619 года Декарт увидел три вещих сна. Первый сон был о том, как сильный вихрь вырывает его из стен церкви и колледжа, унося его в направлении прибежища, в котором ему уже не страшны ни ветер, ни другие силы природы. Во втором сне он наблюдает за мощной бурей, и понимает, что как только ему удается рассмотреть причину происхождения этого урагана, он тут же стихает и не может ему причинить никакого вреда. А в третьем сне Декарт читает латинскую поэму, которая начинается со слов «Какой мне следовать дорогой жизни?». Проснувшись, Декарт понял, что ему открылся ключ к истинному основанию всех наук.

Датский физик-теоретик, один из создателей современной физики Нильс Бор ещё со школьных лет проявлял интерес к физике и математике, а в Копенгагенском университете он защитил свои первые труды. Но самое главное открытие ему удалось сделать во сне. Он долго размышлял в поисках теории строения атома, и однажды его озарил сон. В этом сне Бор находился на раскалённом сгустке огненного газа – Солнце, вокруг которого вращались планеты, связанные с ним нитями. Потом газ затвердел, а «Солнце» и «планеты» резко уменьшились. Проснувшись, Бор понял, что это и есть модель атома, которую он так долго пытался открыть. Солнце являлось ядром, вокруг которого вращались электроны (планеты)! Это открытие в дальнейшем стало основой всех научных работ Бора. Теория положила начало атомной физике, что принесло Нильсу Бору мировое признание и Нобелевскую премию. Но вскоре, во время Второй Мировой Войны, Бор в некоторой мере пожалел о своем открытии, которое могло использоваться в качестве оружия против человечества.

До 1936 года медики полагали, что нервные импульсы в организме передаются электрической волной. Переворотом в медицине стало открытие Отто Лёви — австрийско-немецкого и американского фармаколога, который в 1936 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине. В молодом возрасте Отто впервые предположил, что нервные импульсы передаются посредством химических медиаторов. Но так, как никто не прислушался к молодому студенту, теория осталась в стороне. Но в 1921 году, через семнадцать лет после выдвижения начальной теории, накануне пасхального воскресенья, Лёви, проснувшись ночью, по его собственным словам, «набросал несколько пометок на клочке тонкой бумаги. Утром я не смог расшифровать свои каракули. На следующую ночь, ровно в три часа, та же мысль вновь осенила меня. Это была схема эксперимента, призванного определить, верна ли гипотеза химической передачи импульса, высказанная мной 17 лет назад. Я тотчас встал с постели, направился в лабораторию и поставил простой эксперимент на сердце лягушки в соответствии с возникшей ночью схемой». Таким образом, благодаря ночному сновидению, Отто Лёви продолжил исследования своей теории и доказал всему миру, что импульсы передаются не электрической волной, а посредством химических медиаторов.

Немецкий химик-органик – Фридрих Август Кекуле заявил во всеуслышание, что свое открытие в химии он сделал благодаря вещему сну. Многие годы он пытался найти молекулярную структуру бензола, входившего в состав природной нефти, но ему никак не поддавалось это открытие. Он думал над решением проблемы и днём, и ночью. Иногда ему даже снилось, что он уже открыл структуру бензола. Но эти видения были лишь результатом работы его перегруженного сознания. Но однажды, ночью 1865 года Кекуле сидел дома возле камина и незаметно задремал. Позже он сам рассказывал о своём сне: «Я сидел и писал учебник, но работа не двигалась, мои мысли витали где-то далеко. Я повернул мой стул к огню и задремал. Атомы снова запрыгали перед моими глазами. На этот раз небольшие группы скромно держались на заднем плане. Мой умственный взгляд мог теперь различить длинные ряды, извивающиеся подобно змеям. Но смотрите! Одна из змей схватила свой собственный хвост и в таком виде, как бы дразня, завертелась перед моими глазами. Как будто вспышка молнии разбудила меня: и на этот раз я провел остаток ночи, разрабатывая следствия из гипотезы». В результате он выяснил, что бензол, это не что иное, как кольцо из шести атомов углерода. На то время это открытие стало переворотом в химии.

Сегодня каждый, наверное, слышал, что знаменитая Периодическая таблица химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева была увидена им во сне. Но не каждый знает, как это происходило на самом деле. Об этом сне стало известно со слов друга великого учёного А. А. Иностранцева. Он рассказал, что Дмитрий Иванович очень долго работал над систематизацией всех известных на тот момент химических элементов в одной таблице. Он чётко видел структуру таблицы, но не имел представления, как туда поместить такое множество элементов. В поисках решения проблемы он даже не мог спать. На третьи сутки он от измождения уснул прямо на рабочем месте. Тотчас он увидел во сне таблицу, в которой все элементы были расставлены правильно. Он проснулся и быстро записал увиденное на клочке бумаги, оказавшейся под рукой. Как потом выяснилось, таблица была сделана почти идеально правильно с учетом существующих на то время данных о химических элементах. Дмитрий Иванович внёс только некоторые коррективы.

Немецкий анатом и физиолог, профессор Дерптского (Тартуского) (1811) и Кёнигсбергского (1814) университетов – Карл Фридрих Бурдах придавал очень большое значение своим снам. Благодаря сновидениям он сделал открытие о кровообращении. Он писал, что во сне ему нередко приходили в голову научные догадки, которые представлялись ему очень важными и от этого он пробуждался. Такие сны в основном случались в летние месяцы. В основном эти сны относились к предметам, изучением которых он в то время занимался. Но порою ему снились предметы, о которых на то время он даже и не размышлял. Вот рассказ самого Бурдаха: «… в 1811 г., когда я еще твердо придерживался обычных воззрений на кровообращение и на меня по данному вопросу не оказывали никакого влияния воззрения какого-нибудь другого лица, а сам я, вообще говоря, был занят совсем другими вещами, приснилось мне, что кровь течет своей собственной силой и впервые приводит в движение сердце, так что рассматривать последнее как причину движения крови - это все равно, что объяснять течение ручья действием мельницы, которую именно он приводит в движение». Благодаря этому сну на свет появилась идея о кровообращении. Позже, в 1837 году Фридрих Бурдах издал свою работу под названием «Антропология, или Рассмотрение человеческой природы с различных сторон», в которой была размещена информация о крови, её составе и назначении, об органах кровообращения, претворения и дыхания.

После смерти близкого друга, умершего из-за диабета в 1920 году канадский учёный Фредерик Грант Бантинг решил посвятить свою жизнь созданию лекарства от этой страшной болезни. Он начал с изучения литературы, посвященной этой проблеме. Статья Мозеса Баррона «О блокаде панкреатического протока желчными камнями» произвела на молодого ученого очень большое впечатление, вследствие которого он увидел знаменитое сновидение. В этом сне он понял, как правильно действовать. Проснувшись среди ночи, Бантинг записал методику проведения эксперимента на собаке: «Перевязать протоки поджелудочной железы у собак. Подождать шесть-восемь недель. Удалить и экстрагировать». Очень скоро он воплотил эксперимент в жизнь. Результаты эксперимента были потрясающими. Фредерик Бантинг открыл гормон инсулин, который до сих пор используется в качестве главного лекарства при лечении диабета. В 1923 году 32-летний Фредерик Бантинг (совместно с Джоном Маклеодом) был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине, став самым молодым лауреатом. А в знак уважения к Бантингу Всемирный день борьбы с диабетом празднуется в его день рожденья — 14 ноября.

Сегодняшний мир стал очень технологичным. И медицина старается держать марку. Новые достижения все плотнее связаны с генной инженерией, клиники и врачи уже во всю применяют «облачные технологии», а пересадка 3D-органов в скором времени обещает стать обычной практикой.

Борьба с онкологией на генетическом уровне

На первом месте рейтинга – медицинский проект от компании Google . Дочерний фонд компании под названием Google Ventures инвестировал $130 млн в «облачный» проект «Flatiron», направленный на борьбу с онкологией в медицине. Проект ежедневно собирает и анализирует сотни тысяч данных о случаях раковых заболеваний, передавая выводы врачам.

По словам директора Google Ventures Билла Мариса в скором времени лечение раковых заболеваний будет проходить на генетическом уровне, а химиотерапия через 20 лет станет примитивной , как сегодня дискета или телеграф.

Беспроводные технологии в медицине

Браслеты здоровья или «умные часы» – хороший пример того, как современные технологии в медицине помогают людям быть здоровыми. Посредством привычных устройств каждый из нас может контролировать сердечные ритмы, артериальное давление, измерять шаги и количество сброшенных калорий.

В некоторых моделях браслетов предусмотрена передача данных «в облако» для дальнейшего анализа врачами. В сети интернет можно загрузить десятки программ для контроля здоровья, например, Google Fit или HealthKit.

Компания AliveCor пошла еще дальше и предложила устройство, которое синхронизируется со смартфоном и позволяет делать снимок ЭКГ в домашних условиях . Прибор представляет собой чехол со специальными датчиками. Данные снимка через интернет поступают к лечащему врачу.

Восстановление слуха и зрения

Кохлеарный имплант для восстановления слуха

В 2014 году австралийские ученые предложили способ лечения слуха на генетическом уровне. Медицинский метод основан на том, чтобы безболезненно внедрить в организм человека ДНК-содержащий препарат , внутри которого «вшит» кохлеарный имплант. Имплант взаимодействует с клетками слухового нерва и к пациенту постепенно возвращается слух.

Бионический глаз для восстановления зрения

С помощью импланта «бионический глаз» ученые научились восстанавливать зрение. Первая медицинская операция прошла в США еще в 2008 году. Помимо пересаженной искусственной сетчатки, пациентам выдаются специальные очки со встроенной камерой. Система позволяет воспринимать полноценную картинку, различать цвета и очертания предметов. Сегодня в очереди на проведение подобной операции стоит свыше 8 000 человек

Медицина шагнула ближе к лечению СПИДа

Ученые из Рокфеллеровского университета (Нью Йорк, США) совместно с фармацевтической компании GlaxoSmithKline провели клинические испытания медицинского препарат а GSK744 , который способен снизить вероятность заражения ВИЧ более чем на 90% . Вещество способно подавлять работу фермента, с помощью которого ВИЧ модифицирует ДНК клетки и затем размножается в организме. Работа значительно приблизила ученых к созданию нового лекарства против ВИЧ.

Органы и ткани с помощью 3D-принтеров

3D-биопринтинг: органы и ткани печатают с помощью принтера

За последние 2 года ученые на практике смогли добиться создания органов и тканей с помощью 3D-принтеров и успешно вживлять их в организм пациента.

Современные медицинские технологии позволяют создавать протезы рук и ног, части позвоночника, уши, нос, внутренние органы и даже клетки тканей.

Весной 2014 года врачи Университетского медицинского центра Утрехта (Голландия) успешно провели первую в истории медицины пересадку черепной кости, созданную с помощью 3D-принтера.

Доктор биологических наук Ю. ПЕТРЕНКО.

Несколько лет назад в Московском государственном университете был открыт факультет фундаментальной медицины, на котором готовят врачей, обладающих широкими знаниями в естественных дисциплинах: математике, физике, химии, молекулярной биологии. Но вопрос о том, насколько необходимы фундаментальные знания врачу, продолжает вызывать острые споры.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Среди символов медицины, изображенных на фронтонах здания библиотеки Российского государственного медицинского университета, - надежда и исцеление.

Настенная роспись в фойе Российского государственного медицинского университета, на которой изображены великие врачи прошлого, сидящие в раздумье за одним длинным столом.

У. Гильберт (1544-1603), придворный врач английской королевы, естествоиспытатель, открывший земной магнетизм.

Т. Юнг (1773-1829), известный английский врач и физик, один из создателей волновой теории света.

Ж.-Б. Л. Фуко (1819-1868), французский врач, увлекавшийся физическими исследованиями. С помощью 67-метрового маятника доказал вращение Земли вокруг оси и сделал много открытий в области оптики и магнетизма.

Ю. Р. Майер (1814-1878), немецкий врач, установивший основные принципы закона сохранения энергии.

Г. Гельмгольц (1821-1894), немецкий врач, занимался физиологической оптикой и акустикой, сформулировал теорию свободной энергии.

Надо ли преподавать физику будущим врачам? В последнее время этот вопрос волнует многих, и не только тех, кто готовит профессионалов в области медицины. Как обычно, существуют и сталкиваются два крайних мнения. Те, кто "за", рисуют мрачную картину, которая явилась плодом пренебрежительного отношения к базисным дисциплинам в образовании. Те, кто "против", считают, что в медицине должен доминировать гуманитарный подход и врач прежде всего должен быть психологом.

КРИЗИС МЕДИЦИНЫ И КРИЗИС ОБЩЕСТВА

Современная теоретическая и практическая медицина достигла больших успехов, и физические знания ей сильно в этом помогли. Но в научных статьях и публицистике не перестают звучать голоса о кризисе медицины вообще и медицинского образования в частности. Факты, свидетельствующие о кризисе, определенно есть - это и появление "божественных" целителей, и возрождение экзотических методов врачевания. Заклинания типа "абракадабры" и амулеты вроде лягушачьей лапки вновь в ходу, как в доисторические времена. Приобретает популярность неовитализм, один из основоположников которого, Ханс Дриш, считал, что сущность жизненных явлений составляет энтелехия (своего рода душа), действующая вне времени и пространства, и что живое не может сводиться к совокупности физико-химических явлений. Признание энтелехии в качестве жизненной силы отрицает значение физико-химических дисциплин для медицины.

Можно привести множество примеров того, как псевдонаучные представления подменяют и вытесняют подлинно научные знания. Почему так происходит? По мнению нобелевского лауреата, открывателя структуры ДНК Фрэнсиса Крика, когда общество становится очень богатым, молодежь проявляет нежелание работать: она предпочитает жить легкой жизнью и заниматься пустяками, вроде астрологии. Это справедливо не только для богатых стран.

Что касается кризиса в медицине, то преодолеть его можно, только повышая уровень фундаментальности. Обычно считают, что фундаментальность - это более высокий уровень обобщения научных представлений, в данном случае - представлений о природе человека. Но и на этом пути можно дойти до парадоксов, например, рассматривать человека как квантовый объект, полностью абстрагируясь от физико-химических процессов, протекающих в организме.

ВРАЧ-МЫСЛИТЕЛЬ ИЛИ ВРАЧ-ГУРУ?

Никто не отрицает, что вера больного в исцеление играет важную, иногда даже решающую роль (вспомним эффект плацебо). Так какой же врач нужен больному? Уверенно произносящий: "Ты будешь здоров" или же долго раздумывающий, какое лекарство выбрать, чтобы получить максимальный эффект и при этом не навредить?

По воспоминаниям современников, знаменитый английский ученый, мыслитель и врач Томас Юнг (1773-1829) нередко застывал в нерешительности у постели больного, колебался в установлении диагноза, часто и надолго умолкал, погружаясь в себя. Он честно и мучительно искал истину в сложнейшем и запутанном предмете, о котором писал так: "Нет науки, сложностью превосходящей медицину. Она выходит за пределы человеческого разума".

С точки зрения психологии врач-мыслитель мало соответствует образу идеального врача. Ему недостает смелости, самонадеянности, безапелляционности, нередко свойственных именно невеждам. Наверное, такова природа человека: заболев, уповать на быстрые и энергичные действия врачующего, а не на размышления. Но, как сказал Гёте, "нет ничего страшнее деятельного невежества". Юнг как врач большой популярности у больных не приобрел, а вот среди коллег его авторитет был высоким.

ФИЗИКУ СОЗДАВАЛИ ВРАЧИ

Познай самого себя, и ты познаешь весь мир. Первым занимается медицина, вторым - физика. Изначально связь между медициной и физикой была тесной, недаром совместные съезды естествоиспытателей и врачей проходили вплоть до начала XX века. И между прочим, физику во многом создали врачи, а к исследованиям их часто побуждали вопросы, которые ставила медицина.

Врачи-мыслители древности первыми задумались над вопросом, что есть теплота. Они знали, что здоровье человека связано с теплотой его тела. Великий Гален (II век н.э.) ввел в обиход понятия "температура" и "градус", ставшие основополагающими для физики и других дисциплин. Так что врачи древности заложили основы науки о тепле и изобрели первые термометры.

Уильям Гильберт (1544-1603), лейб-медик английской королевы, изучал свойства магнитов. Он назвал Землю большим магнитом, доказал это экспериментально и придумал модель для описания земного магнетизма.

Томас Юнг, о котором уже упоминалось, был практикующим врачом, но при этом сделал великие открытия во многих областях физики. Он по праву считается, вместе с Френелем, создателем волновой оптики. Кстати, именно Юнг открыл один из дефектов зрения - дальтонизм (неспособность различать красный и зеленый цвета). По иронии судьбы это открытие обессмертило в медицине имя не врача Юнга, а физика Дальтона, который оказался первым, у кого обнаружился этот дефект.

Юлиус Роберт Майер (1814-1878), внесший огромный вклад в открытие закона сохранения энергии, служил врачом на голландском корабле "Ява". Он лечил матросов кровопусканием, которое считалось в то время средством от всех болезней. По этому поводу даже острили, что врачи выпустили больше человеческой крови, чем ее было пролито на полях сражений за всю историю человечества. Майер обратил внимание, что, когда корабль находится в тропиках, при кровопускании венозная кровь почти такая же светлая, как артериальная (обычно венозная кровь темнее). Он предположил, что человеческий организм, подобно паровой машине, в тропиках, при высокой температуре воздуха, потребляет меньше "топлива", а потому и "дыма" выделяет меньше, вот венозная кровь и светлеет. Кроме того, задумавшись над словами одного штурмана о том, что во время штормов вода в море нагревается, Майер пришел к выводу, что всюду должно существовать определенное соотношение между работой и теплотой. Он высказал положения, которые легли по существу в основу закона сохранения энергии.

Выдающийся немецкий ученый Герман Гельмгольц (1821-1894), тоже врач, независимо от Майера сформулировал закон сохранения энергии и выразил его в современной математической форме, которой до настоящего времени пользуются все, кто изучает и использует физику. Помимо этого Гельмгольц сделал великие открытия в области электромагнитных явлений, термодинамике, оптике, акустике, а также в физиологии зрения, слуха, нервных и мышечных систем, изобрел ряд важных приборов. Получив медицинское образование и будучи профессиональным медиком, он пытался применить физику и математику к физиологическим исследованиям. В 50 лет профессиональный врач стал профессором физики, а в 1888 году - директором физико-математического института в Берлине.

Французский врач Жан-Луи Пуазейль (1799-1869) экспериментально изучал мощность сердца как насоса, качающего кровь, и исследовал законы движения крови в венах и капиллярах. Обобщив полученные результаты, он вывел формулу, оказавшуюся чрезвычайно важной для физики. За заслуги перед физикой его именем названа единица динамической вязкости - пуаз.

Картина, показывающая вклад медицины в развитие физики, выглядит достаточно убедительной, но можно добавить к ней еще несколько штрихов. Любой автомобилист слышал о карданном вале, передающем вращательное движение под разными углами, но мало кто знает, что изобрел его итальянский врач Джероламо Кардано (1501-1576). Знаменитый маятник Фуко, сохраняющий плоскость колебаний, носит имя французского ученого Жан-Бернара-Леона Фуко (1819-1868), врача по образованию. Знаменитый русский врач Иван Михайлович Сеченов (1829-1905), чье имя носит Московская государственная медицинская академия, занимался физической химией и установил важный физико-химический закон, описывающий изменение растворимости газов в водной среде в зависимости от присутствия в ней электролитов. Этот закон и сейчас изучают студенты, причем не только в медицинских вузах.

"НАМ ФОРМУЛ НЕ ПОНЯТЬ!"

В отличие от врачей прошлого многие современные студенты-медики попросту не понимают, зачем им преподают естественно-научные дисциплины. Вспоминается одна история из моей практики. Напряженная тишина, второкурсники факультета фундаментальной медицины МГУ пишут контрольную. Тема - фотобиология и ее применение в медицине. Заметим, что фотобиологические подходы, основанные на физических и химических принципах действия света на вещество, признаются сейчас самыми перспективными для лечения онкологических заболеваний. Незнание этого раздела, его основ - серьезный ущерб в медицинском образовании. Вопросы не слишком сложные, все в рамках материала лекционных и семинарских занятий. Но итог неутешителен: почти половина студентов получили двойки. И для всех, кто не справился с заданием, характерно одно - в школе физику не учили или учили спустя рукава. На некоторых этот предмет наводит самый настоящий ужас. В стопке контрольных работ мне попался листок со стихами. Студентка, не сумевшая ответить на вопросы, в поэтической форме жаловалась, что ей приходится зубрить не латынь (вечное мучение студентов-медиков), а физику, и в конце восклицала: "Что делать? Ведь мы - медики, нам формул не понять!" Юная поэтесса, назвавшая в своих стихах контрольную "судным днем", испытания физикой не выдержала и в конце концов перевелась на гуманитарный факультет.

Когда студенты, будущие медики, оперируют крысу, никому и в голову не придет спрашивать, зачем это надо, хотя организмы человека и крысы различаются довольно сильно. Зачем будущим врачам физика - не так очевидно. Но сможет ли врач, не понимающий основных физических законов, грамотно работать со сложнейшим диагностическим оборудованием, которым "напичканы" современные клиники? Кстати, многие студенты, преодолев первые неудачи, начинают с увлечением заниматься биофизикой. В конце учебного года, когда были изучены такие темы, как "Молекулярные системы и их хаотические состояния", "Новые аналитические принципы рН-метрии", "Физическая природа химических превращений веществ", "Антиоксидантное регулирование процессов перекисного окисления липидов", второкурсники написали: "Мы открывали фундаментальные законы, определяющие основу живого и, возможно, мироздания. Открывали их не на основе умозрительных теоретических построений, а в реальном объективном эксперименте. Нам было тяжело, но интересно". Возможно, среди этих ребят есть будущие Федоровы, Илизаровы, Шумаковы.

"Лучший способ изучить что-либо - это открыть самому, - утверждал немецкий физик и писатель Георг Лихтенберг. - То, что вы были принуждены открыть сами, оставляет в вашем уме дорожку, которой вы сможете снова воспользоваться, когда в том возникнет необходимость". Этот самый эффективный принцип обучения стар как мир. Он лежит в основе "метода Сократа" и носит название принципа активного обучения. Именно на этом принципе построено обучение биофизике на факультете фундаментальной медицины.

РАЗВИВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОСТЬ

Фундаментальность для медицины - залог ее сегодняшней состоятельности и будущего развития. По-настоящему достичь цели можно, рассматривая организм как систему систем и идя путем более углубленного ее физико-химического осмысления. А как быть с медицинским образованием? Ответ ясен: повышать уровень знаний студентов в области физики и химии. В 1992 году в МГУ создан факультет фундаментальной медицины. Цель состояла в том, чтобы не только вернуть в университет медицину, но и, не снижая качества врачебной подготовки, резко усилить естественно-научную базу знаний будущих врачей. Такая задача требует интенсивной работы и преподавателей и студентов. Предполагается, что студенты сознательно выбирают фундаментальную медицину, а не обычную.

Еще раньше серьезной попыткой в этом направлении стало создание медико-биологического факультета в Российском государственном медицинском университете. За 30 лет работы факультета подготовлено большое число врачей-специалистов: биофизиков, биохимиков и кибернетиков. Но проблема этого факультета в том, что до сих пор его выпускники могли заниматься только медицинскими научными исследованиями, не имея права лечить больных. Сейчас эта проблема решается - в РГМУ совместно с Институтом повышения квалификации врачей создан учебно-научный комплекс, который позволяет студентам старших курсов пройти дополнительную врачебную подготовку.

Доктор биологических наук Ю. ПЕТРЕНКО.

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.

Зачастую научные изобретения приятно удивляют и вселяют оптимизм. Ниже представлены шесть изобретений, которые, возможно, найдут широкое применение в будущем и облегчат жизнь пациентов. Читаем и удивляемся!

Выращенные кровеносные сосуды

20 процентов людей в США умирают каждый год из-за курения сигарет. Наиболее часто используемые методы отказа от курения на самом деле малоэффективны. Исследователи Гарвардского университета обнаружили во время исследования, что никотиновые жевательные резинки и пластыри слабо помогают заядлым курильщикам со стражем бросить курить.

Никотиновые жевательные резинки и пластыри слабо помогают заядлым курильщикам со стражем бросить курить.

Компания Chrono Therapeutics, расположенная в Hayward, штат Калифорния, США предложила устройство, которое совмещает в себе технологии и смартфона, и гаджета. По своему действию это похоже на пластырь, но его эффективность увеличена во много раз. Курильщики носят на запястье небольшое электронное устройство, которое изредка, но тогда, когда это максимально необходимо для курильщика со стажем, поставляет никотин в организм. Утром после пробуждения и после еды девайс отслеживает "пиковые" для курильщика моменты, когда нарастает потребность в никотине, и сразу реагирует на это. Так как никотин может мешать сну, устройство выключается, когда человек засыпает.

Электронный гаджет соединяется с приложением в смартфоне. Смартфон использует методы геймификации (игровые подходы, которые широко распространены в компьютерных играх, для неигровых процессов), чтобы помочь пользователям отслеживать улучшения здоровья после отказа от сигарет, давать подсказки на каждом новом этапе, . Также пользователи помогают друг другу бороться с вредной привычкой, объдинившись в особую сеть и обмениваясь проверенными рекомендациями. Компания Chrono планирует исследовать гаджет дополнительно в этом году. Ученые надеются, что продукт появится на рынке через 1,5 года.

Нейромодуляция в лечении артрита и болезни Крона

Искусственное управление активностью нервов (нейромодуляция) поможет излечивать такие тяжелые заболевания, как ревматоидный артрит и болезнь Крона.. Чтобы достичь этого, ученые планируют встроить небольшой электрический стимулятор возле блуждающего нерва в области шеи. Компания, расположенная в Валенсии, штат Калифорния (США) использует в своей работе открытие нейрохирурга Кевина Дж Трейси. Он утверждает, что блуждающий нерв тела помогает уменьшить воспаление. Кроме того, к изобретению гаджета подтолкнули исследования, доказывающие, что у людей с воспалительными процессами наблюдается низкая активность блуждающего нерва.

Компания SetPoint Medical разрабатывает устройство, использующее электрическую стимуляцию для лечения таких воспалительных заболеваний, как и . Первые испытания на добровольцах изобретения SETPOINT начнутся в ближайшие 6-9 месяцев, говорит глава компании Энтони Арнольд.

Ученые надеются, что устройство уменьшит потребность в лекарственных препаратах, которые обладают побочными эффектами. "Это для иммунной системы", говорит глава компании.

Чип поможет двигаться при параличе

Исследователи в Огайо стремятся помочь парализованным людям двигать руками и ногами с помощью компьютерного чипа. Он подключает мозг прямо к мышцам. Устройство под названием NeuroLife уже помогло 24-летнему молодому человеку с диагнозом квадриплегия ( четырех конечностей) двигать рукой. Благодаря изобретению пациент смог зажать в руке кредитную карточку и провести ею по считывающему устройству. Кроме этого, теперь молодой человек может похвастаться игрой на гитаре в видеоигре.

Устройство под названием NeuroLife помогло мужчине с диагнозом квадриплегия (паралич 4х конечностей) двигать рукой. Пациент смог зажать в руке кредитную карточку и провести ею по считывающему устройству. Он может похвастаться игрой на гитаре в видеоигре.

Чип передает сигналы мозга к программному обеспечению, которое распознает, какие движения человек хочет совершить. Программа перекодирует сигналы перед отправкой их по проводам в одежде с электродами ().

Девайс разрабатывается исследователями в Battelle, некоммерческой исследовательской организации и в Университете штата Огайо, США. Самой сложной задачей была разработка программных алгоритмов, которые расшифровывают намерения пациента через сигналы мозга. Затем сигналы преобразуются в электрические импульсы, и руки пациентов начинают двигаться, говорит Херб Бреслер, старший руководитель по исследованиям Battelle.

Роботы-хирурги

Хирургический робот с крошечным механическим запястьем может делать микроразрезы тканей.

Исследователи из Университета Вандербильта стремятся внедрить в сферу медицины минимально инвазивную хирургию при помощи робота. У него есть крошечная механическая рука для минимального разрезания ткани.

Робот состоит из руки, изготовленной из крошечных концентрических трубок, с механическим запястьем на конце. Толщина запястья менее 2 мм, и оно может поворачиваться на 90 градусов.

В последнее десятилетие в все чаще используются роботы-хирурги. Особенность лапароскопии состоит в том, что разрезы — всего от 5 до 10 мм. Такие крошечные разрезы по сравнению с традиционной хирургией позволяют тканям намного быстрее ускорить восстановление и делают заживление куда менее болезненным. Но это не предел! Разерзы могут быть еще в половину меньше. Доктор Роберт Уэбстер надеется, что его технология будет широко применяться в иглоскопической (микролапароскопической) хирургии, где требуются разрезы менее 3-х мм.

Скрининг рака

Самое важное в лечении рака — ранняя диагностика заболевания. К несчастью, многие опухоли остаются незамеченными до тех пор, пока не станет слишком поздно. Вадим Бекман, биомедицинский инженер и профессор Северо-Западного университета, работает над ранней диагностикой рака с помощью неинвазивного диагностического теста.

Рак легких трудно обнаружить на ранней стадии без дорогостоящих рентгеновских снимков. Такой вид диагностики может быть опасен для пациентов с низким уровнем риска. А вот для теста Бекмана, который указывает на то, что начал развиваться рак легких, не нужно ни облучение, ни получение изборажения легких, ни определение онкомаркеров, которые далеко не всегда достоверны. Достаточно взять образцы клеток... изнутри щеки пациента. Тест обнаруживает изменения в клеточной структуре, используя свет для измерения изменений.

Специальный микроскоп, разработанный лабораторией Бекмана, позволяет сделать обследование доступным (около 100 долларов) и быстрым. Если результат теста окажется положительным, то пациенту будет рекомендовано продолжать дальнейшее обследование. Компания Preora Diagnostics, соучредитель Бекмана, надеется представить свой первый скрининг-тест рака легких на рынке в 2017 году.

В 21 веке ученые каждый год удивляют поразительными открытиями, в которые верится с трудом. Нанороботы, способные убивать раковые клетки, превращение карих глаз в голубые, изменение цвета кожи, 3D принтер, печатающий ткани тела (это очень пригодится в для решения проблем) — далеко не полный перечень новостей из мира медицины. Что ж, ждем с нетерпением новых изобретений!