Достижения медицины

Нанотехнологии — это область науки и техники, связанная с разработкой устройств размером порядка нанометра (одной миллиардной доли метра), т.е. устройств, насчитывающих от нескольких десятков до нескольких тысяч атомов. Основное назначение таких устройств - работать с отдельными атомами и молекулами (межатомные расстояния в биологических молекулах измеряются десятыми долями нанометра).

Импульс развитию нанотехнологии дало создание сканирующего туннельного микроскопа - устройства, позволяющего исследовать вещество на атомном уровне ("видеть" атомы) и перемещать отдельные атомы. За это изобретение в 1986 году была присуждена Нобелевская премия. С тех пор нанотехнология является бурно развивающейся областью науки.

Одним из устройств, разрабатываемых сегодня в сфере нанотехнологий, являются молекулярные нанороботы, т.е. роботы размером с одну или несколько молекул. При этом размер одной клетки нейрона превышает минимально возможные размеры нанороботов в триллионы раз. Они будут снабжены миниатюрным вычислительным устройством и манипуляторами, позволяющими работать с молекулами, например, перемещать их и модифицировать их структуру, т.е. заниматься молекулярной хирургией. Аналогом простейшего молекулярного робота является рибосома (клеточная органелла), которая по "программе" (ею является молекула рибонуклеиновой кислоты) строит из аминокислот молекулу белка.

В 2016 году Нобелевской премии за разработку и синтез молекулярных машин были удостоены Жан-Пьер Саваж (Jean-Pierre Sauvage), сэр Джеймс Фрезер Стоддарт (Fraser Stoddart) и Бернард Лукас Феринга (Bernard L. Feringa).

Эти группы ученых работали по отдельности и открыли довольно разные вещи, но их открытия объединены понятием «супрамолекулы». Это такая структура, которая не только сохраняет в себе свойства исходных молекул, из которых она «составлена», но и приобретает новые. Молекулярные машины являются простейшими молекулярными нанороботами, способными выполнять элементарные функции, а так же представляют собой компоненты для создания более сложных нанороботов.

Группа Жан-Пьера Соважа открыла катенаны: надмолекулярную структуру в виде двух сочлененных колец, напоминающих звенья цепи. Эти кольца синтезированы таким образом, что они могут вращаться друг относительно друга.

Сэр Фрэзер Стоддарт и его соавторы синтезировали ротаксаны: эти частицы имеют форму гантели — то есть речь про молекулу с узкой центральной частью и с широкими частями по бокам, на которую надета другая молекула в форме кольца.

Группе Бернарда Феринги принадлежит открытие первого молекулярного ротора — эту структуру тоже можно заставить вращаться, причем только в одну сторону. То есть ученым удалось синтезировать аналог встречающихся в природе химических сущностей, и при этом не просто молекулярных, а супра- или наномолекулярных.

«Вы не представляете, какое это счастье! Над этим мы работаем более 30 лет! В наших лабораториях происходят удивительные вещи. Мы создали все простейшие компоненты для наномашин – двигатели, помпы, своеобразные лифты», - рассказал Жан-Пьер Саваж.

На сайте Нобелевского комитета молекулярные машины по степени важности сравнивают с электрическими.

Выращивание органов — биоинженерная технология, целью которой является создание различных полноценных жизнеспособных биологических органов для человека. В настоящее время идут активные разработки и эксперименты в этой области.

Ученые уже научились работать практически со всеми органами и тканями не только животных, но и людей. Основной решаемой задачей является разработка технологии выращивания органов во внешнем матриксе и без использования собственных стволовых клеток пациента, в частности преодоление иммунного отторжения органов при трансплантации, что уже сегодня видится возможным за счет молекул, подавляющих активность Т клеток, а именно CTLA4-Ig (Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4-immunoglobulin) и PD-L1 (Programmed death ligand 1).

Прогнозируется, что в уже в ближайшие десятилетия будет возможно выращивание и трансплантация любых органов человека и даже всего тела, для последующей пересадки головы (либо мозга).

Статистика демонстрирует постоянное ускорение технологического прогресса. Всего 200 лет назад человечество не знало устройство атома, а сегодня мы повсеместно используем ядерный распад для получения электроэнергии. Какие технологии будут у нас через 10 лет? А через 100 лет? 1000?

Экстраполируя скорость развития уже существующих медицинских технологий, футурологи прогнозируют, что уже через 3-4 поколения человечество ожидает полная победа над старением и смертью, что будет возможно за счет технической сингулярности. Крионика уже сегодня дает потенциальную возможность оказаться в этом высокотехнологичном будущем человечества. Высока вероятность, что для реанимации сегодняшних криопациентов будут использованы принципиально новые, более совершенные технологии, еще неизвестные нам сегодня.