Веками человек искал волшебное зелье для избавления от многочисленных болезней и ран. Многие современные исследователи верят, что нанотехнология может стать гигантским шагом человечества к этой цели.

Пока не ясно, основана ли эти вера на фактах или только на надежде, но уже и правительства, и множество корпораций инвестируют огромные деньги, чтобы узнать, что случится, если нанотехнология будет использована в медицине, то есть какие перспективы имеет недавно родившаяся наномедицина. Сотни миллионов, если не миллиарды долларов инвестировались правительствами, например, американским Национальным институтом рака, и частным сектором в предприятия, связанные с наномедицинскими исследованиями и нанотехногиями в биологии. В 2008 году бюджет американской Национальной Нанотехнологической Инициативы (U.S. National Nanotechnology Initiative) выделяет более 200 миллионов долларов для Национальных институтов здоровья. Европейский союз, особенно Германия и Великобритания, а также Япония тоже вкладывают большие капиталы в эту область. Трудно придираться к технологии, которая обещает излечивать рак до его появления и предотвратить распространение СПИДа и других инфекционных болезней. Ученые всего земного шара ищут способы заставить наночастицы улучшать человеческое здоровье. Однако остается под вопросом токсическое воздействие на организм человека, а также этические проблемы, которые появятся вместе с наномедициной, и на них нужно также обращать внимание, как и на выгоды. Возможные медицинские достижения, которые станут доступными с помощью нанотехнологии, простираются от диагностики до терапии.

Диагностика

За прошлые несколько десятилетий визуализация стала решающим инструментом в постановке диагноза болезни. Магнитный резонанс и компьютерная томография — превосходные методы, но нанотехнология обещает создать чувствительные и чрезвычайно точные инструменты для диагностики in vitro и in vivo с возможностями, находящимися далеко за пределами современного оборудования.

Как и при любом развитии диагностики, окончательная цель состоит в том, чтобы позволить врачам идентифицировать болезнь как можно раньше. Ожидается, что нанотехнология сделает возможным постановку диагноза на клеточном и даже подклеточном уровне.

Квантовые точки, в частности, наконец сделали шаг от чистых демонстрационных экспериментов до реальных применений в визуализации.

Квантовые точки для хирурга

В последние годы ученые обнаружили, что эти нанокристаллы могут позволить исследователям изучить процессы в клетке на уровне отдельной молекулы. Это может значительно улучшить качество постановки диагноза и лечение раковых образований. Флуоресцентные полупроводниковые квантовые точки, оказывается, чрезвычайно полезны для медицинских применений типа визуализации клетки с высокой разрешающей способностью. Таким образом, квантовые точки могли бы совершить революцию в медицине, но в то же время, к сожалению, в большинстве своем они токсичны. Однако недавние исследования, проводимые в Университете Калифорнии, Беркли (University of California, Berkeley) показали, что защитные покрытия для квантовых точек помогут устранить токсичность.

Терапия

В области терапии самое существенное применение наномедицины, как ожидают, будет осуществлено при решении проблем доставки препаратов и регенеративной медицине. Наночастицы позволят врачам доставлять лекарство точно к месту болезни, увеличивая эффективность и минимизируя побочные эффекты. Они также предлагают новые возможности для контролируемого вывода терапевтических веществ. Наночастицы также могут использоваться, чтобы стимулировать врожденные механизмы регенерации. Основное внимание здесь сосредоточено на искусственной активации и управлении взрослыми стволовыми клетками.

Вот несколько достижений, которые уже сделаны: амфифильные белки, которые поддерживают рост клеток для восстановления поврежденного спинного мозга; покрытия областей опухоли головного мозга из магнитных наночастиц и чувствительных к ферментам частиц; зонды из наночастиц для внутриклеточной доставки препарата и экспрессии генов, и квантовые точки, которые обнаруживают и определяют количество биомаркеров рака молочной железы человека.

Интересно при этом, что должны произойти огромные изменения в экономической ценности среди фармацевтических компаний. В то время как новые нанолекарства открывают огромный рынок и потенциальную прибыль, доля существующих фармацевтических препаратов, типа химиотерапии, стоящих миллиарды долларов в ежегодном доходе, сильно уменьшится. Токсикологические проблемы

Наномедицина и и нанотехнология вообще являются новыми областями, и существует немного экспериментальных данных о непреднамеренных и неблагоприятных эффектах. Нехватка знаний о том, как наночастицы будут встраиваться в биохимические процессы в человеческом теле, доставляет особое беспокойство.

Медицинский наноробот в крови

В недавней статье (http://www.mja.com.au/…10553_fm.pdf, 34 КБ) в Медицинском Журнале Австралии (Medical Journal of Australia) говорится, что правило безопасности для нанопрепаратов может потребовать уникальные оценки риска, учитывая новизну и разнообразие продуктов, высокую подвижность и реакционную способность проектируемых наночастиц, и размывание диагностических и терапевтических классификаций “лекарство ” и “лечебное устройство.”

Несмотря на эти проблемы, 130 нанотехнологичных лекарств и систем доставки и 125 устройств или диагностических тестов вошли в доклиническую, клиническую или коммерческую разработку с 2005 года, согласно NanoBiotech News (http://www.nanobiotechnews.com/).

В настоящее время Национальный институт здоровья США (NIH) оценивает безопасность нескольких стадий, включая путь частицы в человеческом теле; время пребывания наночастицы в теле; эффекты на клеточные функции и функции ткани; доступ к кровообращению через кожу; и непредвиденные реакции in vivo. Лаборатория характеризации нанотехнологии Национального института рака (National Cancer Institute’s Nanotechnology Characterization Laboratory) работает над развитием стандартов для продвижения нового класса лекарств против рака через клинические испытания.

Проблема безопасности — общее беспокойство. В Европе, в отчете SCENIHR (SCENIHR Report, http://ec.europa.eu/…h_report.pdf, 234 КБ) и официальном издании Руководства риском нанотехнологий (Nanotechnology Risk Governance, http://www.irgc.org/…_version.pdf, 1.2 MB), изданном в июне 2006 Международным Советом руководства рисками (International Risk Governance Council), обращается к данной проблеме. Оба отчета подчеркивают нехватку данных относительно потенциальных рисков, связанных с наномедициной и нанотехнологией, для человеческого здоровья и экологии.

Один из мировых ведущих экспертов в нанотоксикологии — Гюнтер Обердостер (Günter Oberdörster, http://www2.envmed.rochester.edu/…oerster.html), профессор токсикологии в отделе экологической медицины в Университете Рочестера (Rochester). «Во многом обещания наномедицины — это пускание пыли в глаза. Действительно, многие вещи выглядят очень многообещающими, но до сих пор проводились только исследования на животных, чтобы показать принцип работы,» — говорит Обердостер.

Хотя он и обеспокоен проблемами безопасности, связанными с наномедициной, Обердостер сказал, что он верит в процесс регулирования: “Я уверен, что FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами США) будет требовать проверки токсичности перед одобрением любых наномедицинских применений. ” Но он предупреждает, что испытание должно быть всесторонним. «Если испытание токсичности проводится только на здоровых организмах (эксперименты с животными или клинические исследования), неблагоприятные эффекты могут встретиться у чувствительных частей населения, и проверка этого требует отдельных испытаний,» — сказал он, добавляя, что он гораздо больше обеспокоен применениями наночастиц вне медицины.

Кроме очевидных потенциальных рисков для пациентов, есть другие токсикологические риски, связанные с наномедициной. Существуют еще и проблемы по утилизации наноотходов и экологическому загрязнению от изготовления наномедицинских устройств и материалов. “Эти потенциальные риски должны быть также тщательно оценены, — сказал Обердостер. — До сих пор этого не сделано.”

Этические проблемы

Вне проблемы безопасности лежит вопрос этического использования нанотехнологии. Согласно Джону Векерту (John Weckert), профессору Центра Прикладной Философии и Общественной Этики (Centre for Applied Philosophy and Public Ethics, http://www.cappe.edu.au/index.htm), уже подняты многочисленные вопросы относительно этического использования наномедицины.

Согласие на основе полной информации, оценка риска, токсичность и оздоровление человека — только несколько из этических проблем, высказанных в этих горячих дебатах. Векерт, которого недавно назначили главным редактором нового журнала «Наноэтика: Этика для Технологий, которые работают в наномасштабе» (NanoEthics: Ethics for Technologies that Converge at the Nanoscale, http://www.springer.com/…sophy/ethics?…), верит, что обсуждение этики, и наномедицины принесет много более трудных вопросов для общества. «Генетические проверки, например, могли бы стать намного легче и более широко доступными, — объясняет он. — Но тогда проблема аборта дефектных зародышей станет перед большим количеством людей».

Фактически, наномедицина поднимет много социальных вопросов. Согласно группе по этике в науке и новых технологиях Европейской комиссии (Group on Ethics in Science and New Technologies, EGE, http://ec.europa.eu/…index_en.htm) вопрос согласия на основе полной информации при использовании наномедицины очень сложен. «Согласие, возможно, не слишком трудно получить, но когда пациент будет получать полную информацию? И когда это будет независимо?» — спрашивает EGE в статье, выпущенной в январе (Этические аспекты наномедицины, The Ethical aspects of Nanomedicine, http://ec.europa.eu/…final_en.pdf, 1.5 MB). «Согласие на основе полной информации требует, чтобы информация была понята. Как возможно дать информацию о последствиях в быстро развивающейся области исследований и сделать реалистическую оценку риска ввиду множества неизвестных факторов и сложности?».

По мнению EGE, из-за отсутствия знаний и сложности вопроса будет трудно предоставить адекватную информацию о поставленном диагнозе, профилактике и терапии, которая необходима для согласия на основе полной информации.

Другая проблема — связь между медицинскими и немедицинскими использованиями нанотехнологии в диагностических, терапевтических и профилактических целях. Вопрос состоит в том, должна ли нанотехнология использоваться, чтобы сделать намеренные изменения в теле, когда изменения не с медицинской точки зрения необходимы — еще одна горячая тема в длинном списке обсуждаемых проблем. Хорошая новость — эти вопросы задают, но плохая тоже есть — все еще много работы в данном направлении, которую необходимо сделать. Согласно Векерту, Европейский союз взял на себя инициативу поднять вопрос этики и наномедицины. «Кажется, в ЕС проявляют больше беспокойства о потенциальных проблемах, и поэтому больше обсуждают еще неразвитую технологию, — сказал Векерт.— Европа вообще больше придерживается превентивных мер, чем США».

Несмотря на огромный потенциал наномедицины и значительное финансирование, исследование этических, юридических и социальных значений применений наномедицины невелики. Как Питер Синджер (Peter Singer) написал во введении «Берегитесь пропасти: наука и этика в Нанотехнологии»(«Mind the gap: science and ethics in Nanotechnology», http://dx.doi.org/…484/14/3/201) в 2003 году: «Наука рвется вперед, этика отстает». Как и с нанотехнологией вообще, есть опасность крушения наномедицины, если исследование этических, юридических и социальных значений отстает от научного развития.

Автор перевода: Дмитрий Лещев