Читать книгу "Тайная жизнь тела. Клетка и ее скрытые возможности - Михаил Вейсман"

Работать в одиночку в иммунной системе В-лимфоциты не могут. Для выполнения своих функций они взаимодействуют с остальными клетками с помощью многочисленных рецепторов, расположенных на поверхности. Одним из таких рецепторов является CD40, необходимый для активации клеток при контакте Т– и В-лимфоцитов. Именно при воздействии на этот рецептор В-лимфоциты превращаются либо в клетку памяти, либо в плазматическую клетку. При таких превращениях работа клетки существенно меняется, что требует соответствующей перестройки генома.

Именно CD40 помог «обессмертить» клетку. Ученые сымитировали взаимодействие В– и Т-лимфоцитов, воздействуя на этот рецептор. В-лимфоцит, который такое воздействие обычно чувствует перед перерождением в клетку другого типа, ответил повышением активности теломеразы. А этот фермент уже не только восстановил «укоротившиеся» ДНК, но даже создал небольшой запас «на будущее».

Кстати говоря, клетки большинства из нас и так «бессмертны».

Дело в том, что еще в детстве большинство из нас оказываются заражены вирусом Эпштейна-Барр. Он также способен запустить работу теломеразы, позволяя клетке перешагнуть через барьер Хейфлика. Но такая «бессмертность» не считается, ведь, во-первых, вирус встраивается не во все клетки нашего тела, а во-вторых, даже в них он активирует теломеразу не в 100 % случаев; кроме того, здесь, без всяких сомнений, имеет место вмешательство в геном.

Обычно заражение протекает без каких-либо внешних проявлений, и среди взрослого населения планеты зараженных около 95 %. По словам исследователей, самым сложным в работе было как раз найти доноров, не зараженных этим вирусом.

Сейчас работы по изучению теломеразы непрерывно ведутся в двух областях медицины – геронтологии и онкологии. В первом случае усилия исследователей направлены на стимуляцию работы фермента, дабы продлить способность организма к регенерации. Во втором ученые, напротив, пытаются добиться остановки процесса деления бесконтрольно размножающихся раковых клеток. Пока добиться значимых успехов на этом направлении не удалось: все предложенные за тридцать лет исследований методы лечения опухолей воздействием на работу теломеразы оказывались малоэффективными.

Глава 4. Нанотехнологии в помощь

Теоретически нанотехнологии способны обеспечить человеку физическое бессмертие за счет того, что наномедицина сможет бесконечно регенерировать отмирающие клетки. По прогнозам журнала Scientific American, уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать, и впрыснет их в кровь.

В наиболее общей постановке проблема применения нанотехнологий в медицине заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т. е. осуществлять «молекулярную хирургию». Она может состоять из таких операций, как узнавание определенных фрагментов молекул и клеток, разрыв или соединение частей молекул, добавление или удаление молекулярных фрагментов, полная разборка и сборка молекул и клеточных структур по определенной программе. Хотя подобные операции и осуществляются обычными, естественными молекулами белка, но набор их функций недостаточен для обеспечения бессмертия клетки и всего организма. Задача, таким образом, состоит в придании клетке этих недостающих функций, в «разумном» управлении ее работой.

Устройства для молекулярной хирургии обычно называют молекулярными роботами (MP). MP могут изготовляться на основе биологических макромолекул (в основном белков). Такой подход называют молекулярной нанотехнологией. В этом случае принципы их работы известны, они аналогичны принципами работы белковых молекул. Это – изменения молекулярной структуры, результатом которых является изменение химических связей в молекуле (что является основой каталитической активности белков).

Это может выглядеть примерно так: синтезируется ген, кодирующий структуру MP; этот ген внедряется в бактерии, которые размножаются и синтезируют MP в необходимом количестве; далее (при необходимости) они модифицируются химическим способом. Проблема здесь состоит в проектировании MP. Основный элемент такого проектирования – моделирование молекул. Хотя его алгоритмы известны, но большой размер молекул делает расчеты очень трудоемкими. Сейчас подобные расчеты возможны только для анализа небольших модификаций в существующих молекулах. С учетом необходимости разработки конкретных типов MP и проведения дополнительных биологических исследований можно ожидать, что описанные ниже возможности будут доступны во второй четверти XXI века.

Другой подход к созданию молекулярных роботов заключается в изготовлении их из кристаллических материалов на основе углерода, кремния или металлов. Его реализация связана с прогрессом в уменьшении существующих твердотельных технологий (травление, напыление, выращивание кристаллов). Принципы их работы будут состоять в механическом воздействии на клеточные структуры или в создании локальных электромагнитных полей для детекции и инициирования химических изменений в биологических молекулах. Прогнозы здесь делать труднее, так как ключевые технологические процессы, необходимые для достижения наноразмеров, еще находятся на ранних этапах разработки.

Для медицинских применений перспективным может оказаться и гибридная технология для изготовления молекулярных роботов. Например, детекторы и манипуляторы изготовляются из органических молекул, а управляющее устройство может быть твердотельным, на основе кремния.

Важной проблемой во внедрении молекулярных роботов является их взаимодействие с управляющим суперкомпьютером. Здесь перспективным представляется использование магнитного поля, поскольку биологические ткани прозрачны для него. Магнитное поле может изменять структуру робота, заряжая его энергией и сообщая информацию, а для сообщения информации управляющему компьютеру молекулярный робот может сам изменять свою структуру, что будет зарегистрировано датчиками, расположенными вне тела человека. Аналогом такого подхода является томография на основе ядерного магнитного резонанса – метод, который сейчас широко используется для получения трехмерных изображений внутренних органов в реальном времени.

Впрочем, пока все это – дело довольно отдаленного будущего.

Глава 5. Альтернатива бессмертию – крионика

Крионика – это развивающаяся наука, которая интегрирует в себе криобиологию, криогенную инженерию и практику клинической медицины и применяет их для консервации людей путем их замораживания до ультранизких (криогенных) температур с целью переноса терминальных (обреченных на смерть от старости, болезни или несчастного случая) пациентов в тот момент в будущем, когда будет доступна технология для репарации клеток и тканей и будет возможно восстановление всех функций организма и здоровья в целом, когда можно будет вылечить все сегодняшние болезни, включая старение.

Хотя крионика применяется в Америке с конца 60-х годов, она еще не стала общепринятой процедурой (на сегодняшний день заморожено около 100 человек). Тому есть несколько причин. Одна из них – финансовый крах ведущих крионических организаций в конце 70-х годов, приведший к разморозке пациентов и, как следствие, к недоверию к надежности хранения (сейчас стратегия финансирования, приведшая к этому, заменена на более надежную). Другая – глубоко укоренившаяся в общественном сознании установка, что смерть неизбежна (обычно эта установка выражается в обильной религиозной и социологической аргументации о «полезности» смерти, в психологическом желании «быть таким, как все» – т. е. таким же мертвым). Третья – то, что многие люди по-настоящему не хотят жить долго, хотя они и декларируют это, но когда от них требуется предпринять какие-либо серьезные усилия для продления жизни (и заплатить достаточно большие деньги – от 30 тысяч долларов), большинство из них предпочитает спокойно умереть. Четвертая – то, что существуют лишь теоретические обоснования работоспособности крионики. Этого достаточно для убеждения людей, обладающих необходимой научной подготовкой и имеющих сильные мотивы, чтобы потратить усилия для анализа этих обоснований, но таких людей очень и очень немного. Для убеждения же большинства нужны экспериментальные результаты, которые можно будет получить после реализации возможностей нанотехнологии. (Стоит заметить, что ведущие американские специалисты в области нанотехнологии являются сторонниками крионики, а некоторые из них имеют и контракт на замораживание.)