Профессор Метин Акай о том, как биомедицинская инженерия может совершить революцию в лечении
Профессора Университета Хьюстона (США) Метина Акая считают человеком, который сыграл ключевую роль в продвижении биомедицинского образования в мире. Известный мировой ученый, обладатель престижных премий. С Метином Акаем мы поговорили о том, как сегодня биомедицинская инженерия изменяет процесс лечения болезней, а врачи применяют технологии, которые 10 лет назад считались фантастикой.
— Профессор Акай, какие основные проблемы стоят сейчас перед биомедицинской инженерией?
— По моему мнению, в первую очередь это поиск лечения заболеваний, связанных с мозгом, а также создание каких-то передовых технологий ранней диагностики рака. Но в первую очередь это мозг. Так как продолжительность жизни увеличивается, появились невралгические заболевания, которые связаны с этим процессом, в частности, болезни Паркинсона и Альцгеймера.
В большинстве своем те, кто занимается биомедицинской инженерией, — это физики. И я считаю, что инновации именно в этой сфере будут движущей силой в этой науке. Они помогут сохранить наше здоровье, улучшить его и снизить стоимость процедур.
Если вы обратитесь к врачам, докторам, увидите, что все технологии, которые они используют, были внедрены какими-то инженерами. В частности, лечение хронических заболеваний невралгического характера, онкологических заболеваний.
И я считаю, что очень важно правильно подготавливать лидеров — тех, кто будет занимать ведущие роли в этой сфере через несколько лет. Мы должны отойти от традиционных методов и развивать у студентов такие навыки, как критическое мышление, внедрять проблемное обучение и проводить междисциплинарные исследования.
— Какие достижения в этой науке вы считаете самыми выдающимися, и почему?
— В первую очередь — когнитивные импланты. Например, мои коллеги из США сейчас работают над тем, чтобы инициировать передачу данных из кратковременной памяти в долговременную. Я считаю, что это приведет к своего рода революции. Конечно, мы не сможем полностью воссоздать память, но мы можем улучшить «пропускную способность».
Например, болезнь Альцгеймера. Допустим, у вас есть бабушка, которая страдает этим заболеванием. Вы можете оказаться в такой ситуации, что она перестанет вас узнавать. Конечно, это очень больно и неприятно. Метод, который разрабатывают мои коллеги, может помочь справиться с этой проблемой.
Второе — это искусственный глаз для тех, кто был лишен зрения с рождения. И в этой области есть определенная технологическая инновация — искусственная роговица. Это позволит людям впервые увидеть тех, кого они любят.
Сейчас очень активные исследования ведутся в этой сфере. И имплантируется большое количество роговицы, это приводит к улучшению качества жизни.
Третье — это лечение рака. Химиотерапия, которая сейчас распространена, ограничена в своем влиянии, потому что она дает успех только в 50% случаев.
Возьмем, к примеру, опухоль головного мозга. Такие пациенты очень ограничены во времени, у них нет возможности ждать долго. И здесь необходимо подобрать такую комбинацию препаратов, которая позволит их вылечить, будет соответствовать конкретному типу рака и позволит осуществлять лечение в короткие сроки.
— Над чем конкретно вы работаете сейчас? Ответ на какой вопрос ищете?
— Я работаю над изучением зависимостей, мы пытаемся понять механизмы зависимостей, а также ищем способы лечения. В частности, я занимаюсь исследованием зависимости от никотина и алкоголя. Мы проводим эксперименты над животными и смотрим, какую роль в никотиновой и алкогольной зависимости играет дофамин. Мы хотим проследить поведение нейронов, используя многоканальную электродную решетку и оптические технологии.
Например, у крысы есть какая-то зависимость, затем она рожает потомство, кормит его своим молоком. Мы смотрим, возникает ли зависимость у потомства или нет. И что может быть сделано для того, чтобы его вылечить. Для этого мы записываем активность нейронов, те нейроны, которые ответственны за зависимость. Этот нейрон называется дофамин. Мы имплантируем электроды в мозг и смотрим, как этот нейрон откликается на воздействие никотина или алкоголя.
Мы также используем оптогенетические технологии, чтобы проследить реакцию не только нескольких нейронов, но всей области. Мы хотим получить карту областей нейронов, ответственных за зависимость.
Второе — чип для диагностики рака мозга. Цель состоит в том, чтобы создать образец опухоли головного мозга ин витро и затем протестировать несколько комбинаций разных лекарств. Это делается для того, чтобы сказать потом: «Вот такая комбинация будет лучшей для лечения этого пациента». Это называется персональная медицина. Здесь используются нанотехнологии, микрожидкостные системы.
Очевидно, что необходимо найти способ использовать эту технологию быстро, на ранних стадиях и для каждого конкретного вида рака. Потому что стандартный способ, который сейчас применяется — доктора назначают химиотерапию, она проводится 3-4 месяца, смотрят, подошло или нет, если нет — меняют… Чтобы этого не было, мы предлагаем подобрать для каждого типа рака свою комбинацию препаратов
— Как часто достижения биомедицинской инженерии практикуют врачи в американских клиниках? Есть ли проблема внедрения научных результатов в практику?
— Большинство докторов перед тем, как пойти в медицинскую школу, получили степень бакалавра. Это мог быть бакалавр каких-то инженерных наук. И в Америке вообще сотрудничество между докторами и теми, кто занимается биомедицинской инженерией, всегда активно приветствуется. У таких специалистов есть взаимный интерес, и их работа всегда очень продуктивна. В США доктора настроены на исследования инновационной медицины.
— Каких открытий вы ждете в ближайшем будущем? По-вашему, как будет развиваться биомедицинская инженерия?
— Я считаю, что это в первую очередь когнитивные нейрочипы. Также это лечение заболеваний спинного мозга с помощью современных технологий. И лечение пациентов, которые перенесли инсульт, с использованием робототехники. Например, экзоскелета.
Я также думаю, в вопросах лечения рака надо ориентироваться на иммунотерапию — способность организма использовать свои собственные клетки для того, чтобы бороться с раком.
— Каких знаний не хватает, чтобы сделать прорыв?
— Знаний в материаловедении. Следующее десятилетие, я думаю, будет посвящено именно этой науке. Это поможет нам лучше разрабатывать устройства, например, для доставки лекарств. Мы используем наночастицы, соответственно, чем лучше будет материал, тем более качественную доставку мы обеспечим.
Текст: Марина Сенинг
Фото: Наталья Бочкова
Проект Alma Mater, № 4 (17)