Прорывы года в медицине по версии журнала Science

Научный журнал Science, один из самых авторитетных журналов в мире, опубликовал список 10 главных достижений 2021 года. Рассказываем о тех, которые относятся к медицине и здоровью.

Расшифровка структуры белков

Научным прорывом года назван успех в расшифровке трехмерной структуры белков. Этого достигли с помощью искусственного интеллекта.

Белки — основа жизни. Они переносят кислород, борются с попавшими в организм микробами, сокращают мышцы. Состоят из цепи аминокислот, соединенных в определенной последовательности согласно коду ДНК. После сборки белок складывается в уникальную трехмерную форму. Она определяет, как он будет взаимодействовать с другими молекулами и какую функцию будет выполнять.

Расшифровывать трехмерную структуру белков ученые начали еще в 1950-х годах, но с помощью технологий тех лет процесс занимал очень много времени. В 1970-х для этого стали создавать компьютерные модели и постепенно совершенствовали их с помощью новых знаний о закономерностях взаимодействия белков друг с другом.

В 2020 году программа искусственного интеллекта справлялась с моделированием белковых структур наравне с экспериментальными методами, а в июле 2021-го удалось расшифровать структуры сотен тысяч белков — это 44% из всех известных у человека. Прогнозируют, что в скором будущем будет изучена структура ста миллионов белков — почти половина от числа существующих у всех видов.

Эта работа дает возможность разрабатывать новые лекарства, например противовирусные препараты. Ученые уже используют программу искусственного интеллекта для моделирования возможных мутаций в S-белке коронавирусного штамма «омикрон».

Лекарства от ковида

В 2021 году появился молнупиравир — препарат для лечения коронавирусной инфекции, который может остановить развитие болезни и предотвратить смерть.

Молнупиравир от компании Merck снижает риск госпитализации или смерти на 30% у невакцинированных с высоким риском. Его применение уже одобрено Великобританией и США.

Еще один противовирусный препарат от Pfizer «Паксловид» сокращает количество госпитализаций на 89%, если лечение начать в течение трех дней от первых симптомов. На декабрь 2021 года он ожидает рассмотрения управляющими органами США.

Появление препарата не может отменить или заменить вакцинацию. Но наличие новых методов лечения очень важно для предотвращения развития устойчивости вируса к одному из них.

Экстази против ПТСР

Многоцентровое рандомизированное контролируемое исследование показало, что 3,4-метилендиоксиметамфетамин (МДМА), известный как экстази, значительно снижает симптомы у пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР).

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Medicine в мае, проверялась эффективность комбинации психотерапии и МДМА в лечении ПТСР.

76 участников исследования прошли три восьмичасовых терапевтических сеанса с препаратом или плацебо, а также серию коротких сеансов с психотерапевтами до и после лечения. Через 2 месяца состояние 67% из тех, кто принимал МДМА, больше не соответствовало диагностическим критериям ПТСР по сравнению с 32% в группе плацебо.

Врачи относятся к данным исследования одновременно с энтузиазмом и настороженностью. Наблюдения за участниками после исследования показали, что до 90% правильно догадались, в какой группе они были. Поэтому следует разобраться, не является ли улучшение эффектом плацебо.

Если подтвердятся первоначальные результаты по МДМА, его спонсор планирует получить одобрение регулирующих органов США на использование препарата уже в 2023 году.

Моноклональные антитела

В 2021 году моноклональные антитела (МАТ) начали применять против коронавирусной инфекции, респираторно-синцитиального вируса (РСВ), ВИЧ, малярии.

Что такое МАТ? Выделяют антитела у людей или лабораторных животных и воспроизводят их в больших количествах — получаются моноклональные антитела. В основном ими подавляют иммунные реакции или помечают опухолевые клетки для их последующего разрушения. В США МАТ одобрены для лечения таких инфекций, как лихорадка Эбола, сибирская язва, клостридиоз, РСВ у младенцев из группы высокого риска, ВИЧ у тех, кому не помогли другие лекарства. В Индии одобрены МАТ против бешенства.

Моноклональные антитела против коронавируса показали отличные результаты в клинических испытаниях 2020 года. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) выдало разрешение на их экстренное применение для лечения ковида и предотвращения инфекции.

Также разрабатывают МАТ против гриппа, вируса Зика и цитомегаловируса, РСВ.

Редактор генов

Технология коррекции генома CRISPR уже показала эффект в лечении наследственных болезней крови — серповидно-клеточной анемии и бета-талассемии. С ее помощью в стволовых клетках испытуемых in vitro исправили ген дефектного гемоглобина, а затем ввели их пациентам. Исследование еще не окончено, но результаты обнадеживают — состояние испытуемых значительно улучшилось.

А вот in vivo эту технологию использовали впервые. Шести взрослым с наследственным нарушением зрения — врожденным амаврозом Лебера типа 10 — ввели обезвреженный вирус, несущий «генетические ножницы» CRISPR. Через 3–6 месяцев у двух практически полностью слепых до этого пациентов появилось восприятие яркого света, а один смог преодолеть полосу препятствий при тусклом свете. Ученые надеются на улучшение зрения у взрослых, получающих более высокую дозу CRISPR, и у молодых пациентов.

Исследуют редактирование генов в организме человека при транстиретиновом амилоидозе. При этом заболевании неправильно свернутый белок транстиретин (TTR) накапливается и повреждает нервы и сердце. Шести пациентам ввели липидные наночастицы с матричной РНК, кодирующей CRISPR, который отрезает дефектный ген. Ген был отключен и через 4 недели средний уровень TTR в крови испытуемых упал на 52% или 87% в зависимости от дозы. Сейчас пациентов продолжают наблюдать, чтобы понять, каким будет эффект от такого снижения амилоида.

Эмбрионы

В 2021 году удалось выращивать эмбрион мыши вне тела матери в течение 11 дней вместо 3–4, как раньше. Также ученые воспроизвели бластоцисту — имитацию первой стадии развития эмбриона из человеческих стволовых и перепрограммированных взрослых клеток.

Эта работа позволит больше узнать о причинах выкидышей и врожденных дефектов, сделать экстракорпоральное оплодотворение более успешным, а ученые получат знания о развитии эмбриона на самых ранних стадиях.

Регулирующие органы США ослабили давний запрет на выращивание человеческих эмбрионов в лаборатории на срок более 14 дней и ученые могут исследовать этапы эмбрионального развития.

Скандал вокруг препарата от болезни Альцгеймера

Препарат адуканумаб, одобренный регулирующими органами США в июне, вызвал недоверие у ученых, врачей и пациентов. Этот препарат удаляет бета-амилоид, который, по современным представлениям, является основной причиной повреждения мозга при болезни Альцгеймера. Но его способность замедлять снижение когнитивных функций по сравнению с плацебо подтвердило только одно крупное исследование из двух проведенных.

В ноябре 2020 года независимый консультативный комитет категорически не рекомендовал регистрацию препарата. Но 7 месяцев спустя адуканумабу было дано одобрение в рамках ускоренной процедуры.

После этого трое из десяти членов консультативного комитета подали в отставку. Один из них, Аарон Кессельхейм из Гарвардской медицинской школы, назвал этот шаг «вероятно, худшим решением об одобрении лекарств в новейшей истории США». Проводят расследование процесса утверждения препарата.