Нужный орган напечатают или вырастят

Основная особенность главных открытий в биологии и медицине в 2014 году в том, что почти все они либо произошли на основе применения новейших технологий, например 3D-печати, либо получают благодаря им заманчивую перспективу. Можно предположить, что когда и 3D-принтер станет для нас столь же привычным, как шприц или скальпель хирурга, человеческий ум выдумает что-то новое.

Расширилась сфера применения 3D-принтера в медицине

В медицинском центре Утрехтского университета (Нидерланды) была произведена операция по замене верхней части черепа на пластиковый имплантат, напечатанный на 3D-принтере.

3D-печать начала применяться в медицине сравнительно недавно, но за последние два года с ее помощью уже изготовлены и имплантированы, например, трахея и бронх (точнее, оболочка бронха). Сначала пациенту проводится компьютерная томография, затем 3D-изображение переводится в формат компьютерной программы, и 3D-принтер "печатает" в трехмерном пространстве новый орган слой за слоем. Ученые планируют со временем "печатать" все более сложные органы. Сначала, например, простую по строению щитовидную железу. А к 2030 году научный мир обещает изготовить напечатанную способом 3D годную для пересадки почку. (У некоторых ученых прогнозы и вовсе оптимистические, и они обещают сделать такую почку к 2018 году — но только как опытный образец не для пересадки.)

Если все пойдет по плану, медицина вплотную подойдет к решению одной из своих самых этически сложных проблем — где брать органы для пересадки, а нуждающиеся в них больные перестанут годами стоять в очередях. Материалом для новых органов станут индуцированные плюрипотентные (многофункциональные) стволовые клетки (induced pluripotent stem cells — iPS), биотехнология выращивания которых также сделала в 2014 году мощный рывок.

IPS-клетки станут дешевле и доступнее

Группа ученых из Медицинской школы университета Кэйо под руководством профессора Кэйити Фукуды создала новую жидкость для выращивания iPS-клеток, удешевив их производство в десять раз. Раньше стоимость одного литра такой искусственной среды доходила до $1,5 тыс.

Впервые вернуть зрелые стволовые клетки в плюрипотентное (многофункциональное) состояние, в котором из них можно формировать клетки различных тканей и органов взамен поврежденных или утерянных, удалось в 2006 году профессору университета Киото Синъя Яманаке. За это открытие Яманака вместе с британским биологом Джоном Гарденом был удостоен в 2012 году Нобелевской премии.

В числе прочего стволовые клетки можно превратить и в красные кровяные тельца. Это еще одно открытие 2014 года, сделанное в Эдинбургском университете под руководством медицинского директора Шотландской национальной службы переливания крови Марка Тернера. Таким образом, в перспективе — создание искусственной крови, которой можно будет заменить донорскую. Однако до производства такой крови в промышленных масштабах, как говорят ученые, еще долгие годы.

К сожалению, как это иногда бывает, стремление стать первым в науке привело к человеческой трагедии. В июле 2014 года британский научный журнал Natural объявил об отзыве статей о еще одном способе получения стволовых клеток, написанных долгое время работавшей в США японской исследовательницей Харуки Обоката и двумя ее авторитетными в мировой научной среде соавторами, которых она уговорила присоединиться к ней на последнем этапе опытов. Выяснилось, что Обоката фактически фальсифицировала результаты исследований. А расплатился за тридцатилетнюю коллегу один из ее соавторов Йосики Сасаи, крупнейший специалист по генной инженерии. Не выдержав позора, он отреагировал на него по‑японски — повесился в холле института, где он был заместителем директора.

Открыты новые виды животных

Так, ихтиологи из Американского музея естественной истории открыли 180 видов светящихся рыб. В Марокко был открыт новый вид пауков. В Таиланде — три новых вида улиток. Бразильские зоологи обнаружили новый вид пресноводных дельфинов, обитающих в районе Амазонки. А в Австралии были открыты новые виды сомо­образных.

Все эти новые виды интересны не только зоологам. В связи с развитием 3D-печати животный мир теперь представляет собой что-то вроде библиотеки свойств, используя которую можно будет в будущем строить организмы с новыми свойствами. Чем больше такая библиотека, тем больше возможностей появится у "конструкторов".

Расшифрованы геномы беркута и мухи цеце

Международный коллектив, состоящий из 146 ученых из 78 научно-исследовательских учреждений 18 стран мира, расшифровал геном саванной мухи цеце. Работа над проектом заняла десять лет. Ее результаты помогут спасти тысячи людей в Африке, которые становятся жертвами укусов мухи цеце.

Американские ученые расшифровали геном беркута.

Как и открытие новых видов, расшифровка геномов дает новые возможности для усовершенствования организмов с помощью "подсаживания" в них новых генов, обусловливающих чрезвычайные качества. Например, орлиное зрение, низкая восприимчивость тараканов к радиации и т.д.

Прочтен метагеном пекинского смога

Ученые обнаружили в нем фрагменты геномов 1400 различных микроорганизмов, 80% которых были бактериями. Чаще всего в смоге встречалась ДНК безвредной почвенной бактерии Geodermatophilus obscurus, но были обнаружены, в частности, и фрагменты вызывающей пневмонию Streptococcus pneumoniae, а также грибка Aspergillus fumigatus, вызывающего у людей с ослабленным иммунитетом аспергиллезы. В дни, когда плотность смога достигала пиковых значений, доля условно-патогенных микроорганизмов (микробов, вызывающих заболевание при понижении у человека иммунитета) вырастала в 2–4 раза.

Найдена новая противомалярийная вакцина

Фармацевтическая компания GlaxoSmithKline начала третью фазу клинических испытаний новой противомалярийной вакцины RTS,S/AS01. Этой болезнью до сих пор ежегодно заболевают в мире свыше 200 млн. человек, из которых умирают более 600 тыс. При этом 90% смертей приходятся на африканских детей до пяти лет. Как показали испытания, вакцина эффективна более чем в 80% случаев. Ее массовый выпуск может начаться уже в будущем году.

Разработан тест на раннее обнаружение рака

Ученые из Массачусетского технологического института (США) разработали диагностический тест, позволяющий выявить рак на ранних стадиях, когда с ним бороться гораздо легче. Тест основан на обнаружении ферментов, способных разрушать белки соединительной ткани. Некоторые из этих ферментов используются раковыми клетками для внедрения в ткани здорового вещества. По словам разработчиков, методика этого теста будет столько же простой, как у теста на беременность.