Основные достижения в медицине XXl века.

Введение

Окружающий нас мир стремительно меняется. Учёные считают, что научные, фундаментальные, технические и в том числе медицинские открытия происходят в ускоренном темпе.
Без инструментов в виде современной медицины, технического прогресса, фармакологических исследований, прорывов в области генетики, нанотехнологий и исследований микромира человеческого организма жизнь человека кажется уже немыслимой.
Многое остаётся не изученным, но можно быть уверенным, что возможности медицинской науки практически безграничны. В работе представлены основные направления, по которым стремительно развивается медицина 21века.
Цель работы: изучение основных достижений в медицине 21 века.
Задачи работы:
- проанализировать основные достижения генетики;
- рассмотреть прогресс в фармакологии;
- рассмотреть современные технические достижения в медицине.


1. Достижения генетики
1.1 Достижения медицины на эмбриональной стадии
1.1.1 Создание искусственной матки
Учеными создана искусственная матка, обеспечивающая развитие недоношенных новорожденных в период одного месяца. Изобретение уже протестировали на восьми недоношенных ягнятах.
В целях опыта не родившихся ягнят изымали из маток овец раньше времени, по срокам приходящимся на начало второй половины беременности, и переводили их в искусственные матки. Животные продолжали развиваться, рождались четыре недели спустя с нормальным ростом.
Искусственная матка - это стерильный пластиковый пакет, содержащий искусственную околоплодную жидкость. Пуповину плода прикрепляют к специальному механическому прибору, обеспечивающему питательными веществами развивающийся организм, а также насыщая кровь кислородом
Внутри утробы развитие эмбриона происходит в норме в течение 40 недель. Но в современном мире тысячи малышей по всему миру рождаются раньше времени. Некоторые рождаются в 26 недель, жизнеспособными оказываются примерно половина. Многие выжившие младенцы рождаются с детским церебральным параличом, с задержкой умственного развития и с другими патологиями.
Искусственной матке, адаптированной для развития человеческого эмбриона человека отведена роль вынашивания при нормальном развитии. Таким образом, она даёт возможность выжить раньше времени появившимся на свет малышам.
Задача искусственной матки заключается в обеспечении условий для созревания или роста в условиях, аналогичных тем, которые имеются в матке женщины. Изобретателями искусственной матки планируются испытания с человеческими эмбрионами в 2019-2023 гг.

1.1.2 Первый опыт выращивания органов в лабораторных условиях
В прошлом году учёными было объявлено об успехах в создании гибрида свиньи и человека, называемого учёными химерой. Химера - это организм, совмещающий клетки двух разных видов.
Одним из способов создания химеры является пересадка органа одного животного в туловище второго. При этом способе содержится большой риск отторжения вторым телом чужеродного органа.
Второй способ создания химеры - начало осуществления изменений на эмбриональном уровне с помощью введения клеток одного животного в эмбрион другого, после чего начинается их совместное развитие.
Первые опыты показали успешное развитие клеток крысы внутри эмбриона мыши. В эмбрионе мыши произошли генетические изменения, вызвавшие образование таких органов, как поджелудочная железа крысы, её глаза и сердце. Развивались органы вполне нормально. По завершении первого этапа экспериментов учеными было решено провести похожие испытания с клетками организма человека.
Органы свиньи имеют сходство с органами человека, этим обусловлен выбор свиньи в качестве реципиента (организма-хозяина). Клетки человека ввели в свиные эмбрионы на ранней стадии его развития. Потом были вживлены гибридные эмбрионы в суррогатные свиноматки, где наблюдалось развитие в течение месяца. После этого эмбрионы извлекли для тщательного изучения.
Результат: учеными выращено 186 химерных эмбрионов, где учёные зафиксировали начальные стадии образования важнейших органов - сердца и печени.
Это доказало гипотетическую возможность получения человеческих органов и тканей внутри других видов. Это является первым шагом к выращиванию органов в лабораторных условиях, органов, которые способны спасти тысячи больных, из которых большинство умирают, не дождавшись трансплантации.

1.1.3. Генетическое редактирование эмбриона человека
Историей генной инженерии зафиксировано важное событие: учеными успешно редактирована ДНК человеческого эмбриона, никаких нежелательных опасных мутаций не выявлено. Международной группой ученых осуществлён данный эксперимент с использованием новейшей техники редактирования генов.
Для опыта была использовали сперму донора с генетической мутацией, вызывающей кардиомиопатию. Кардиомиопатия - это заболевание, вызванное ослаблением сердца, нарушениями ритма, проблемами с клапаном и сердечной недостаточностью.
Спермой донора была оплодотворена донорская яйцеклетка, а затем, с помощью техники редактирования генов, внесены изменения в механизм мутации. Учёными была образно описана данная процедура, как «микроскопическая операция на мутировавшем гене». Данная операция привела к тому, что эмбрион самостоятельно «отремонтировал» поврежденный ген. Технику редактирования уже применили на 58 эмбрионах, генную мутацию успешно скорректировали в 70% случаев.
Важный момент для учёных: коррекция не привела к случайным мутациям других участков ДНК (что случалось в при проведении предыдущих экспериментов). Процедура прошла успешна, но поднялась волна возмущения. Детей выращивать из «скорректированных» эмбрионов пока никто не собирается. Это невозможно без дополнительных исследований.
Противниками генетических модификаций была также выражена обеспокоенность по поводу того, что вмешательство в ДНК эмбриона найдет свое отражение у будущих поколений. Любая ошибка, допущенная в результате процедуры редактирования генов, может вызвать новое генетическое заболевание.
Этическая проблема заключается в том, что такие эксперименты могут привести к выращиванию «искусственных детей», когда родители смогут выбирать черты характера ребенка до его рождения, присваивая ему желаемые физические характеристики.
Ученые ответственно заявляют, что ими руководит желание найти способы предупреждения генетических заболеваний, а не попытки создания людей на заказ. Уже сейчас очевидно, что на эмбриональной стадии можно предупреждать такие патологии, как болезнь Хантингтона, кистозный фиброз, а также рак яичников и молочных желез, вызванные мутацией гена BRCA.
1.2 Создание новых лекарств
1.2.1 Лечение гриппа и вакцинация против него
Человечеству не удаётся справиться с тем, чтобы найти эффективное лекарство для лечения обычной простуды. Существует древнеегипетский медицинский документ, датированный 1550-ым годом до нашей эры, содержащий указания на тему лечения больного от простуды.
Врачами Древнего Египта было рекомендовано закапывать в нос пальмовое масло. Кашель же уже в тот период советовали лечить ингаляциями.
Современной медициной даются рекомендации в виде применения витамина С, отваров и чаёв от кашля, различных лекарственных препаратов, которые можно купить в любой аптеке безрецептурным способом. Несмотря на это актуальной остается поговорка, согласно которой «простуда, если ее лечить, проходит за неделю; а если не лечить – за семь дней».
Учёные дают прогноз, что ситуация вскоре изменится. Простуду способны вызвать многие вирусы; наиболее распространенным вирусом, ответственным за возникновение 75% инфекций, является риновирус.
Учеными из Эдинбургского университета Нейпира (Шотландия) в 2017 году, при исследовании определенных антимикробных пептидов было сделано интересное открытие. Группа ученых смогла синтезировать пептиды, продемонстрировавшие высочайшую эффективность при лечении риновируса, полностью уничтожив его. Изначально эти пептиды были обнаружены у свиней и овец.
В настоящее время ведется работа над усилением эффективности будущих противопростудных препаратов, в состав которых войдут синтезированные пептиды.
Противопростудные препараты могут быть выработаны и из ферментов некоторых животных. Например, в Южной Индии обнаружен вид лягушек, тело которых покрыто слизью, способной предотвратить инфекцию гриппа

.
В жидкости, которую выделяет кожа этой лягушки, найдены молекулы, содержащие аминокислоты, соединенные пептидными связями. Эти молекулы способны защитить против гриппозных инфекций.
Учеными были протестированы пептиды этого вида лягушки, и обнаружено, что только у одного пептида, названного позже «урумином», имеются противомикробные и противовирусные свойства.
В липидной оболочке каждого штамма вируса гриппа содержатся такие поверхностные белки, как гемагглютинин и нейраминидаза. Штаммы вируса носят названия связанные комбинацией каждого содержащегося в них белка: H1N1 содержит комбинацию гемагглютинина H1 и комбинацию нейраминидазы N1.
Самый распространенный штамм сезонного вируса гриппа содержит комбинацию H1. Урумин в результате лабораторных анализов проявил способность эффективного уничтожения каждого типа комбинации вируса H1; даже тех типов, у которых развита сопротивляемость к современным противовирусным препаратам. Воздействие современных медицинских препаратов, которыми сейчас лечат от гриппа, направлено на гликопротеин нейраминидаза, мутирующий гораздо чаще, чем гемагглютинин.
Новое лекарство, воздействующее на гемагглютинин, станет эффективной защитой от многих штаммов вируса гриппа, и будет основой для универсальной вакцины против данного заболевания.

1.2.2. Лечение инсульта с помощью яда паука
В Дарлинг-Даунзе, сельскохозяйственном регионе Австралии обитает воронковый водяной паук.
Яд его может лишить жизни за 15 минут. Но в нем же содержится ингредиент, который может быть защитником клеток головного мозга от разрушений, вызванных инсультом. При инсульте происходит нарушение кровоснабжения головного мозга, начинающего испытывать кислородное голодание. В мозге происходят патологические нарушения, в результате которых выделяется кислота, способствующая разрушению клеток мозга. Пептидные молекулы Hi1a, обнаруженные в яде австралийского воронкового водяного паука, способны к защите клеток мозга от уничтожения, вызванного инсультом.
В проведённых на подопытных крысах экспериментах сначала провоцировали у крыс инсульт, а спустя два часа им вводили препарат, содержащий пептид Hi1a. Результат: степень повреждения головного мозга грызунов уменьшилась на 80 %. Для повторного эксперимента препарат вводился через восемь часов после инсульта. Степень повреждения уменьшилась на 65%.
В настоящее время нет лекарства, которое бы сохраняло клетки головного мозга после инсульта. Один из видов лечения заключается в хирургической операции по удалению сгустков крови.
При лечении геморрагического инсульта хирургическим путем устанавливают контроль над кровотечением. Ни одного препарата, чтобы обратить процесс, не существует.
В случае подтверждения Hi1a своей успешности в испытаниях на людях, коренным образом снизится количество жертв инсульта.

1.2.3 Новые виды лечения от раковых заболеваний
Группой исследователей из Университета штата Мичиган (США) создано потенциальное лекарство от меланомы, способное кардинальным образом понизить уровень смертности от данного заболевания.
Эта смертельная форма рака кожи отличается высокой степенью летальности, так как приводит к быстрому образованию метастаз, распространяющихся по всему телу и поражающих внутренние органы (легкие и мозг в том числе).
Раковые клетки распространяются по всему телу потому, что в результате процесса, называемого транскрипцией, на матрице ДНК происходит синтез и трансформация РНК и определенных белков в злокачественную опухоль – меланому. Открытым химическим веществом продемонстрирована способность к успешному прерыванию этого цикла. То есть данное вещество наделено способностью прервать процесс транскрипции. Благодаря этой профилактической мере удастся остановить агрессивное распространение ракового заболевания. В результате лабораторных испытаний в настоящее время удалось добиться, что тестируемое вещество успешно останавливает распространение ракового заболевания в 90% случаев.
Для создания медицинского препарата на базе данного вещества необходимы ещё несколько лет клинических испытаний на людях, страдающих от меланомы.
Но исследователи уже сейчас оптимистично настроены по поводу возможностей будущего лекарства. Помимо меланомы, препарат будет протестирован на других видах раковых заболеваний в целях выявления его потенциальной возможности их лечения.
Исследователями из Рутгерского университета (США) открыт способ эффективного обнаружения микрометастаз, являющихся по сути микроскопическими раковыми образованиями в организме, но они так малы, что их невозможно обнаружить с помощью привычных клинических методов диагностики.
Для обнаружения этих опухолей учеными предложена новая техника диагностики, при которой в кровь пациента вводят светоизлучающее вещество. Командой ученых использованы в исследованиях наночастицы, испускающие коротковолновой инфракрасный свет. Предназначением этих «светящихся» наночастиц в ппроведённом эксперименте является обнаружение раковых клеток в процессе перемещения по организму пациента. На самых ранних стадиях исследования эксперименты проведены на подопытных мышах.
Благодаря введенным наночастицам в мышь с раком молочной железы, ученым удалось абсолютно точно отследить распространение раковых клеток по организму грызуна, обнаружив их в ее лапках и надпочечных железах.
Метод диагностики раковых заболеваний с помощью наночастиц позволяет выявить раковую опухоль за месяцы до того момента, как болезнь можно будет диагностировать с помощью метода магнитно-резонансной томографии.
Исследователи уверены, что в течение ближайших пяти лет метод диагностирования рака у человека с помощью наночастиц станет одним из самых точных и популярных в медицине.


2. Достижения техники
2.1 Технические достижения в медицине
2.1.1 Печать органов и тканей на 3D принтере
Биопечать является новым направлением в развитии медицинской науки, появившимся благодаря стремительному техническому прогрессу. Цель напряжённой работы в этом направлении заключается в создании новых органов и тканей для человеческого организма. В настоящее время опытными образцами биопринтеров могут быть воссозданы для человека биологические продукты питания, обогащенные необходимыми витаминами, белками, жирами и углеводами, мочевые пузыри для трансплантации, имплантаты из костной или хрящевой ткани.
Впервые для биопринтинга был использован обычный струйный принтер, воссоздавший участок ДНК. Эта работа в 2000 году была проведена биоинженером Томасом Боландом. Позже им был усовершенствован 3D принтер. В 2003 году работа была запатентована учёным. В настоящее время ученые смогли наладить биопринтинг трубок сосудов, сердечных клапанов, ушных раковин, кожной и костной ткани для последующей имплантации.
При создании органов применяют специальную жидкость, фоточувствительный гидрогель и порошковый наполнитель. Необходимые материалы подаются из диспенсера каплями или постоянной струей – это зависит от используемого аппарата. Эту методику применяют в целях воссоздания таких мягких тканей как хрящи или кожу. При воспроизведении костной ткани используют способ послойного нанесения натуральных полимеров, способных к повторению необходимых для имплантата очертания.
Первый удачный эксперимент по 3D-биопечати органа – мочевого пузыря для мышей – был проведен исследователями из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine в 2006 году. Ими уже воспроизведены мочевые пузыри для 7 пациентов.
Для 3D-биопечати применяются стволовые клетки. При помощи экструдера донорские ткани, находящиеся в герметичной камере, наносятся на макет мочевого пузыря, который подогревается до естественной температуры. Через 6-8 недель, благодаря интенсивному делению и росту клеток, был воссоздан человеческий орган. Все мочевые пузыри, созданные для людей, успешно трансплантированы и качественно функционируют в настоящее время.
В настоящее время 3D-биопечать органов проводится несколькими компаниями. Наиболее успешны биоинженеры из компании Organovo (США). Ими воссоздана печеночная ткань, используемая сейчас некоторыми лабораториями в целях тестирования лекарственных препаратов.
В 2014 году компанией RCC и исследователями из Nano3D Biosciences выпущен 3D-биопринтер, поступивший в продажу