Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [75]
Переход от поверхностного лечения к более глубокому подразумевает перемещение между клетками и их модификацию. Давайте рассмотрим, как можно лечить внутренние болезни, но, не проникая в ткани организма. Кровеносная система переносит все, от питательных веществ до клеток иммунной системы с ее химическими сигналами и инфекционными организмами.
Рисунок 11. ИММУННЫЕ МАШИНЫ
Медицинские наноустройства могут усиливать действие иммунной системы, обнаруживая и уничтожая нежелательные бактерии и вирусы. Иммунное устройство на переднем плане обнаружило вирус; другой коснулся эритроцита. Адаптировано из Scientific American, январь 1988 г.
Здесь полезно подумать о медицинских наномашинах, которые похожи на маленькие подводные лодки, таких, как изображенные на рис. 11. Каждая из них достаточно велика, чтобы иметь мощный нанокомпьютер, сравнимый со средним компьютером середины 1980-х годов, вместе с огромной базой данных (миллиард байт), полный набора инструментов для идентификации биологических объектов и уничтожения вирусов, бактерий и других паразитов. Иммунные клетки, как мы уже видели, путешествуют по кровеносной системе, проверяя все на предмет инородности и — при правильной работе — атакуют и уничтожают все чужое. Иммунные машины сделают и то, и другое. Благодаря встроенным датчикам и компьютерам они смогут реагировать на те же молекулярные сигналы, что и иммунная система, но с большей разборчивостью. Перед тем, как они попадут в организм для поиска и уничтожения инородных тел, их действия можно запрограммировать, подбирая параметры, которые позволяют им четко отличать свои цели от всего остального. Иммунная система организма может реагировать только на вторгающиеся объекты, с которыми ранее сталкивался организм человека. А вот иммунные машины могут быть запрограммированы реагировать на все, что встречалось когда-либо в мировой медицине.
Иммунные машины могут быть разработаны для использования в кровеносных сосудах или пищеварительном тракте (ополаскиватель для рта, описанный выше, использовал эти способности для выслеживания вредных бактерий). Они могут плавать и циркулировать, как это делают антибиотики, при поиске объектов для нейтрализации. Чтобы избежать атаки белых кровяных телец организма, иммунные машины должны отображать на своих поверхностях стандартные молекулы, которые организм распознает как свои и которым доверяет, — как сотрудника полиции в знакомой форме.
Когда вредные бактерии идентифицированы, их можно проколоть, выпуская содержимое и лишая его возможности эффективно действовать. Если известно, что содержимое само по себе опасно, иммунная машина могла бы удерживать его достаточно долго, чтобы полностью ликвидировать.
Как иммунные машины узнают, что пора заканчивать работу? Если профессионально подготовленный врач уверен, что лечение должно продолжаться, скажем, целый день, следует использовать устройства, которые ликвидируются через двадцать четыре часа. Если необходимое для лечения время нельзя точно установить, врач может отслеживать прогресс выздоровления и останавливать действие иммунных машин по своему усмотрению, посылая определенную молекулу — возможно, аспирин или что-то еще более безопасное — в качестве сигнала о прекращении работы. После чего устройства будут выведены из организма вместе с другими отходами.
Работа в тканях
В большинстве частей тела здоровые кровеносные сосуды и капилляры, проходят на расстоянии нескольких диаметров клеток от тканей тела. Некоторые лейкоциты могут покинуть эти сосуды и смешаться с соседними клетками. Иммунные машины и подобные устройства, будучи еще меньше, могли бы сделать то же самое. В некоторых тканях это произойдет легко, в некоторых сложнее, но при тщательном проектировании и тестировании, по существу, любая точка тела должна стать доступной для заживления.
Простая борьба с бактериями в кровеносных сосудах станет серьезным шагом вперед, сократив их численность и препятствуя их распространению. Однако передвижные медицинские наномашины смогут выследить чужеродные тела по всему телу и полностью их уничтожить.
Рак является ярким примером. Иммунная система отождествляет и устраняет большинство потенциальных видов рака, но некоторые пропускает. Врачи могут распознавать раковые клетки по их внешнему виду и по молекулярным маркерам, но не всегда могут удалить их все путем хирургического вмешательства и часто не могут обнаружить оставленный ими яд. Иммунные машины, однако, без труда идентифицируют раковые клетки и в конечном итоге смогут выследить их и уничтожить, где бы они ни росли. Уничтожение каждой раковой клетки излечит рак.
Бактерии, простейшие, черви и другие паразиты имеют еще более очевидные молекулярные маркеры. После идентификации они могут быть уничтожены, избавляя организм от болезней, которые они вызывают. Таким образом, иммунные машины могут бороться с туберкулезом, фарингитом, проказой, малярией, амебной дизентерией, сонной болезнью, речной слепотой, анкилостомозом, простудой, кандидозом, лихорадкой долины Рифт, устойчивыми к антибиотикам бактериями и даже спортивными травмами. Все они вызваны вторжением клеток или более крупных организмов (таких как черви). По оценкам работников здравоохранения распространенными в странах третьего мира паразитарными болезнями страдают более одного миллиарда человек. Для многих из этих болезней не существует удовлетворительного лекарственного лечения. Однако, в конечном итоге, все эти угрозы здоровью человека могут быть устранены с помощью достаточно продвинутой формы наномедицины.
