«ПМ» продолжает серию публикаций о новых технологиях, которые обязательно изменят мир. Часть VI

Умар Махмуд

При главном Массачусетском госпитале есть Центр изучения методов молекулярной визуализации. Это суматошное заведение, примостившееся рядом со старыми военно-морскими верфями. Там Умар Махмуд при помощи цифровой камеры заглядывает сквозь шкуру живой мыши и видит растущую опухоль. При помощи флюоресцирующих веществ, маркеров, и калиброванных фильтров радиолог на самом деле видит влияние рака на молекулярном уровне: разрушительные энзимы, выделяемые опухолью, появляются на экране компьютера Махмуда в виде мазков красного, желтого и зеленого. В будущем, по словам исследователя, такие системы помогут диагностировать заболевания у людей в самой ранней стадии и помогут создать более эффективные методы терапии. Молекулярная визуализация — это не один метод, а общее название целой группы методик. Они позволяют ученым наблюдать за генами, протеинами и другими молекулами внутри человеческого тела. Это направление получило бурное развитие благодаря успехам в клеточной биологии, изучении биохимических агентов и компьютерном анализе. Группы ученых по всему миру совместно исследуют методики магнитной, ядерной и оптической визуализации молекул и их взаимодействий, лежащих в основе биологических процессов. В отличие от рентгена, ультразвука и других «обычных» методов, дающих врачам только самые общие анатомические сведения (скажем, размер опухоли), новые методы помогут находить причины, лежащие в основе болезни. Например, появление необычного протеина в скоплении клеток может означать начало рака. Махмуд помогает технологии выйти в производство, то есть попасть на столы лечащих врачей.

Но найти отдельную молекулу в среде клеточной активности не так просто. Когда исследователи вводят маркер, который привязывается к молекуле, они сталкиваются с проблемой — как отличить связанный маркер от несвязанных. Махмуд, совместно с химиками, разработал «умные маркеры», которые изменяют яркость свечения или магнитные свойства, когда встречаются со своей мишенью. Директор Центра методов молекулярной визуализации в Университете имени Вашингтона в Сент-Луисе Дэвид Пивинца-Вормс считает, что это очень важное достижение. Этот метод, объясняет он, «позволяет видеть выбранные протеины и энзимы, что недоступно стандартным отслеживающим методикам». В ходе революционных экспериментов группа Махмуда лечила мышей, больных раком, при помощи лекарства, которое было призвано заблокировать выработку энзима, способствующего росту опухоли. Затем исследователи ввели флуоресцирующие вещества — маркеры, призванные показать присутствие этого энзима. На оптическом сканере обработанные опухоли демонстрировали куда меньшее свечение, чем необработанные. Таким образом был продемонстрирован потенциал работы в реальном времени. При обычных исследованиях приходится ждать месяцами, ожидая, уменьшится ли размер опухоли. По словам директора Программы молекулярной визуализации при Национальном институте рака США Джона Хофмана, главная цель — выбрать оптимальный курс лечения пациента и затем регулярно проверять, скажем, воздействует ли препарат на конкретный рецептор. К тому же, технология может применяться для обнаружения раковых «сигналов», которые предшествуют анатомическим изменениям иногда на месяцы и годы. Таким образом можно избежать хирургического вмешательства, в результате которого хирурги берут пробы тканей для проведения диагностики. Махмуд утверждает, что подобную практику можно будет значительно сократить в пользу визуализирующих методов. В его лаборатории идут клинические испытания методики магнитного резонанса для определения роста кровеносных сосудов, что обычно является ранним признаком развития опухоли и других изменений в организме. Клинические испытания более сложных технологий, таких как упомянутые выше методы визуализации при исследовании рака у мышей, еще впереди, они планируются через пару лет. Перспективы таковы: в течение десяти лет методы молекулярной визуализации могут занять место современных мамограмм, биопсий и других диагностических процедур. «И хотя эта технология не заменит обычные методы полностью, — говорит Махмуд, — она окажет, тем не менее, глубочайшее влияние как на медицинские исследование, так и на лечение пациентов». В самом деле, по мере того как результаты работы Умара Махмуда по соседству с верфью становятся все более ясными, новая важная отрасль биотехнологии поднимает паруса.

MIT Technology Review (c)2003

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№9, Сентябрь 2003).