Темповете на научно-техническия прогрес са невероятни и това се отнася за всички сфери на човешкия живот, включително медицината. Въпреки че все още не е възможно да се преодолеят всички смъртоносни болести, изследователски екипи по света се стремят да облекчат страданието на болните и са на безпрецедентно ниво на увеличаване на продължителността на живота. Те идват на помощ с иновативни и на пръв поглед фантастични методи. Изкуственият интелект, редактирането на ДНК, мозъчните импланти са само малка част от тенденциите в здравеопазването през последните години.
Алтернатива на антибиотиците
След откриването на антибиотиците през 20 век положението на човек, заразен с бактериална инфекция, се е променило значително. Ако по-рано беше реалистично да умрете, да речем, от порязване на пръста, рана или неуспешна операция (можете да си представите колко често се е случвало това), сега рискът от смърт от такива причини е минимален благодарение на антибиотиците. Спектърът на тяхното приложение варира от селското стопанство до лечението на различни заболявания, причинени от бактериални, гъбични и протозойни патогени. Основният проблем с антибиотиците обаче е, че бактериите са се научили да развиват резистентност към техните ефекти.
През ноември 2022 г. международен изследователски екип от уважаваното научно списание The Lancet стигна до заключението, че втората водеща причина за смърт в света през 2019 г. (13,6 процента или 7,7 милиона души) се дължи на бактериални инфекции. Повечето от тези случаи се дължат на инфекция със Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumococcus и Pseudomonas aeruginosa.
Въз основа на данни от 87 държави през 2020 г., последният доклад на Световната здравна организация (СЗО) отчита високи нива на резистентност при патогенните бактерии и нарастваща резистентност към антибиотична терапия.
7,7 милиона души починали от бактериални инфекции в света през 2019 г.
Доклад от Глобалната система за наблюдение на антимикробната резистентност и употреба (GLASS) илюстрира нивата на антимикробна резистентност (AMR) от 2017 г. за първи път. Проучването установи, че над 50 процента от бактериите, които причиняват инфекции на кръвния поток в болничната среда, като Klebsiella pneumoniae и Acinetobacter spp, са станали резистентни. Тези патогени могат да бъдат лекувани с антибиотици от последна инстанция. В същото време при осем процента от заболяванията, причинени от Klebsiella pneumoniae, дори такива лекарства са неефективни, което увеличава риска от смърт от неконтролирани бактериални инфекции.
Смайващ пробив в медицината: Американски хирурзи трансплантираха сърце от прасе на човек (СНИМКА)
Повече от 60 процента от Neisseria gonorrhoea, причинителят на често срещана болест, предавана по полов път, е резистентна към популярното перорално антимикробно лекарство ципрофлоксацин. И над 20 процента от бактериите E. coli, които причиняват инфекции на пикочните пътища, са резистентни както към лекарства от първа линия (ампицилин и ко-тримоксазол), така и към лекарства от втора линия (флуорохинолони).
Обещаващо направление за унищожаване на резистентни бактерии е въздействието върху тях с бактериофаги или просто фаги.
Тези малки вируси, които са навсякъде в естествената среда, са в състояние да атакуват бактериите, като същевременно остават напълно безвредни за хората. Те са открити в края на 19 век, но тогава не са получили широко разпространение поради скорошната поява на антибиотиците. Сега изследването и приложението на бактериофагите в практиката придоби нов кръг.
Фагите се възпроизвеждат в бактериалните клетки и причиняват лизис в тях, тоест разтваряне. В същото време те участват в контрола на експресията на микробните гени, променят състава, динамиката и активността, а също така влияят върху тяхната еволюция. Наскоро експерти от университета Макмастър (Канада) представиха уникален дезинфекционен спрей за почистване на хранителни продукти на базата на бактериофаги. За целта милиони вируси бяха поставени в малки гранули, които след това бяха разредени в течност за лесна употреба.
Разработката ви позволява да се отървете от опасните бактерии, които причиняват отравяне, а потребителските свойства на храната не се променят. В резултат на експериментите разтворът е тестван за E. coli 0157 (E. coli), открит в марулята и месото. Спреят показа висока ефективност, така че в бъдеще планират да го използват срещу други патогени, като салмонела и листерия.
Очаква се възможността за въвеждане на технология в областта на медицината, така че ще бъде възможно да се дезинфекцират рани.
Бактериофагите обаче не са единствената алтернатива на антибиотиците. В естествени условия е възможно да се открият обещаващи съединения, които унищожават резистентни микроорганизми. И така, служители на университета в Портсмут и университетите на Наресуан и Пибулсонграм Раджабхат в Тайланд публикуваха през юли 2022 г.изследване на хидрохинин, вещество, изолирано от кората на дърветата. Преди това хидрохининът е бил използван за лечение на малария и неговите антибактериални свойства никога не са били изследвани.
Редица експерименти показват ефективна реакция с щамове на Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa). Съединението промени нивата на експресия на факторите, отговорни за агресивността на бактерията и повлия на нейното разпространение и натрупване. Въз основа на хидрохинин се планира да се разработи лекарство, което да се комбинира със съществуващите антибиотици, за да ги направи по-ефективни.
Откриването на такива антибактериални съединения в околната среда изобщо не е необичайно – понякога те се срещат в живи същества.
Бразилски учени са открили биологично активни вещества в морската гъба Agelas dispar, живееща в архипелага Фернандо де Нороня. Три различни вида ageliferin убиват резистентни бактерии E. coli и Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumococcus, Acinetobacter baumannii и Pseudomonas aeruginosa.
Понякога се оказва, че се използват вече съществуващите ресурси на човешкото тяло. Служители на университета в Минесота са изолирали пептида BPIFA2 от слюнката, който има антибактериални свойства. Тестовете включват тестване на „лявата“ (LGL13K) и „дясна“ (DGL13K) версии на пептида срещу грам-отрицателни и резистентни към лекарства бактерии. И двата убиват грам-отрицателни бактерии (Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae и Acinetobacter baumannii), без да предизвикват резистентност.
Въпреки факта, че от 60-те години на миналия век беше доста трудна задача да се създадат принципно нови класове антибиотици, все още има известен напредък. С помощта на невронна мрежа беше възможно да се получи ново лекарство, цилагицин, което може да повлияе дори на резистентни към лекарства бактерии, като Clostridium difficile или метицилин-резистентен Staphylococcus aureus.
Университетът Умео ( Швеция) и Медицинският факултет на Вашингтонския университет (САЩ) представиха нов клас антибиотици, GmPcides, състоящ се от съединения на базата на 2-пиридон, ароматен хетероцикъл. Такива лекарства имат бактериостатична активност срещу резистентни на ванкомицин ентерококи.
Глобалното партньорство за изследване и развитие на антибиотиците (GARDP), съюз между СЗО и Инициативата за лекарства за пренебрегвани болести, подкрепя научноизследователската и развойна дейност от публично-частни субекти. До 2023 г. те планират да създадат и пуснат на пазара до четири нови лекарства чрез подобряване на съществуващите антибиотици и ускоряване на разработването на нови.
Вечно слънце на ума
Една от най-популярните изследователски теми е била и си остава борбата със стареенето. Въпреки такава всеобхватна концепция, тя предполага много специфични насоки – това е забавяне на клетъчното увреждане, което води до съответните заболявания на тялото и мозъка, както и изследване на механизмите на различни състояния, които формират деградацията на тялото за тяхната профилактика, ранна диагностика и лечение.
Увреждането на клетките може да бъде причинено от излишък на свободни радикали, които се образуват в резултат на множество химични реакции, сред които могат да бъдат окислителни процеси. Това води до всякакви заболявания, по-специално ракови тумори, артрит, катаракта или заболявания на сърдечно-съдовата система. Често антиоксидантите се използват за защита срещу свободните радикали, които предотвратяват окислителните реакции.
Руски учени от Московския държавен технически университет (PKU) Разумовски са разработили оптимизиран начин за намаляване на свободните радикали.
Те представиха модел за оценка и изчисляване на масата на съединенията, които идват с храната, необходими за отстраняването на свободните радикали. С негова помощ можете да определите точното количество антиоксиданти, необходими в диетата, за да неутрализирате тези частици.
В същото време има лекарства, насочени директно към унищожаването на излишните свободни радикали. Университетът на Уисконсин-Медисън надгради предварително разработена технология, която включва формиране на защитна обвивка около пробиотиците Escherichia coli Nissle 1917, за да ги предпази от екстремната среда на стомаха.
Оптимизацията се състои в въвеждането на наночастици за неутрализиране на молекулите, отговорни за възпалителните процеси. Когато се комбинира с пробиотици, това развитие може значително да подобри и опрости лечението на възпалително заболяване на червата (IBD).
Благодарение на антиоксидантите беше възможно да се забави развитието на деменция. Хората с по-високи нива на антиоксиданти в кръвта имат по-малък риск от развитие на болестта на Алцхаймер. Резултатите от 16-годишното проучване показват, че тези с най-високи нива на лутеин, зеаксантин и бета-криптоксантин са със седем процента по-малко вероятно да развият деменция, а бета-криптоксантинът намалява шансовете им с 14 процента в сравнение с тези с най-ниски нива.
Друго проучване установи че приемането на таурин по 500 милиграма на ден в продължение на 16 седмици е помогнало за увеличаване на количеството антиоксиданти (супероксид дисмутаза) с 20 процента, за разлика от контролната група, където тези цифри са намалели с 3,5 процента.
Борбата с клетъчните нарушения е възможна не само с помощта на антиоксиданти. Група специалисти от университета на Валенсия разработи технология за намаляване на признаците на стареене, базирана на инжектиране на извънклетъчни везикули. Тези структури се образуват в еукариотни клетки, отговорни за сигнализирането между клетките и транспортирането на информационни РНК. Учените предполагат, че процесът на стареене може да е свързан с влошаване на комуникацията между клетките.
При тестове върху мишки те изолират стволови клетки от мастна тъкан на млади експериментални животни и избират екзозоми от тях, след което ги инжектират на възрастни експериментални субекти два пъти на интервали от една седмица. При възрастовите субекти се повишава координацията в пространството и общата активност. Най-добрият резултат се появява около месец след първата инжекция и напълно изчезва след 60 дни. Допълнителни проучвания показват намаляване на разрушаването на бъбречната тъкан и стимулиране на производството на клетки. В допълнение, техните биомаркери за възпаление намаляват и настъпва епигенетично подмладяване на някои тъкани.
Учени от института Бабрахам в Обединеното кралство успяха да подмладят клетките с 30 години (въз основа на епигенетични ДНК белези и съвкупността от всички гени, синтезирани от клетката).
Те препрограмираха стари клетки, с помощта на които беше възможно частично да възстановят техните функции и да доведат молекулярните показатели на биологичната възраст до по-младо състояние.
Въпреки че всички тези методи не са въведени в ежедневната клинична практика, остава да се съсредоточим върху методите за превенция и ранна диагностика на заболявания, свързани със стареенето.
За щастие стана възможно да се предвиди деменция много преди нейните симптоматични прояви, например, възможно е да се диагностицира болестта на Алцхаймер дори чрез кръвен тест. В допълнение, много научни статии са насочени към идентифициране на факторите, провокиращи такива състояния.
Освен това, колкото и банално да звучи, по-голямата част от патологичните състояния могат да бъдат избегнати или отложени чрез спазване на определена диета, начин на живот и здравословни модели на сън. Това е илюстрирано от мета-анализ на 28 пълноценни проучвания: хората, които са практикували писане или четене за удоволствие, правене на занаяти, играене на игри или слушане на музика, са имали 23% по-нисък риск от развитие на деменция, отколкото доброволци, които не са имали подобни хобита. А физическата активност, включително ходене, бягане, плуване, колоездене, спорт, йога и танци, намаляват вероятността от деменция със 17 процента.
Генетично редактиране
Работата на генетичните инженери се разви значително след появата на генетичния редактор CRISPR/Cas9, който беше удостоен с Нобелова награда за химия през 2020 г. Сега промяната на ДНК фрагменти стана несравнимо по-бърза и по-ефективна, което е сравнимо с шофирането на кола, ако преди това можете да се придвижвате само пеша. Този инструмент е вид генетична ножица, с която можете да разчупите, поправите или замените почти всяка част от генома. На практика по този начин наистина е възможно да се лекуват много заболявания, дори и онкологични – в този случай се използва хромозомно пренареждане.
Наскоро, използвайки системата CRISPR, Медицинският факултет на Вашингтонския университет в Сейнт Луис предложи нов начин за лечение на невродегенеративни заболявания. Учените са блокирали молекулата SARM1, ензим, който се образува в невроните и причинява дегенерация на аксоните (израстъци на нервни клетки, които предават импулси към други подобни клетки). Генетичен редактор е пресъздал модел на рядък прогресивен невропатен синдром. В резултат на това се появиха нови подробности, които трябва да се ръководят при лечението.
Мозъчни чипове
Темата за мозъчните импланти, вълнуваща за мнозина, всяка година набира скорост. Засега всички устройства са на етап тестване или разработка, но резултатите са повече от впечатляващи. Като цяло добрата идея за директна мозъчна стимулация за решаване на голямо разнообразие от проблеми, включително медицински манипулации, предизвиква много етични спорове.
С помощта на неврочипове изследователите планират да лекуват различни заболявания на мозъка, като депресия и болестта на Алцхаймер или Паркинсон, както и да премахнат хроничната болка, да помогнат на парализираните да се движат и да използват отново крайниците си, както и на слепите да прогледнат.
Научните екипи са активно спонсорирани не само от частни предприемачи, но и от държавата. Най-сензационният проект беше може би стартиращият бизнесмен Илон Мъск Neuralink. Компанията се надява да създаде чип, който трябва да помогне на пациентите с увреждания да използват модерни технологии, като достъп до интернет директно от мозъка. Засега обаче служителите на Neuralink са далеч от тестове върху хора – всички тестове бяха проведени само върху животни, а в началото на годината организацията влезе в голям скандал, свързан с неетичното отношение към експериментални субекти.
Експериментите на Synchron с университета в Мелбърн които започнаха през 2016 г., позволиха на тестовите субекти да разговарят в WhatsApp и да правят онлайн покупки със силата на ума си. Тази година невронният интерфейс беше имплантиран за първи път в САЩ, където законодателството е доста строго.
Съоснователят и главен изпълнителен директор на Synchron, д-р Том Оксли, обяви плановете си да извърши до 16 операции на Stentrode през 2023 г. Повечето от чиповете са предназначени за използване при хора с амиотрофична латерална склероза. Освен това учените смятат, че тяхното устройство може да се прилага при хора, преживели инсулт и увреждане на гръбначния мозък, както и пациенти с множествена склероза.
16 Stentrode чипове планира да стартира през 2023 г.
През септември стана известно за резултатите от проучване на специалисти от Сейнт Луис с подкрепата на невротехнологичната компания Inner Cosmos за лечение на депресия чрез електрическа стимулация. Самото устройство е имплантирано само в костта на черепа, а не в самия мозък. Това намали времето за възстановяване и също така не плаши толкова много потенциалните потребители.
На пациента са дадени електрически импулси към дорзолатералния префронтален кортекс за 15 минути на ден и след това е измерена невронната активност, за да се оцени и впоследствие да се коригира продължителността на експозицията. Предвижда се работата да продължи през цялата година и да се увеличи броят на участниците, за да се идентифицира най-ефективната част от мозъка за стимулация.
Превод и редакция: TRENDY NEWS