Когда мы, наконец, разберемся в этом, ваша иммунная система даст ответы на многие вопросы. От того, что на самом деле вызывает боли в животе, до того, какие вакцины защитят вас от следующей пандемии, она может рассказать нам о многом.
Но есть проблема. Ученые на самом деле не понимают, что такое ваша иммунная система. И они действительно не понимают, чем ваша иммунная система отличается от иммунной системы других людей. Это связано с тем, что возраст, пол, раса и даже социально-экономическое положение - все это может повлиять на вашу иммунную систему, начиная с изменения вашей восприимчивости к определенным заболеваниям и патогенам и заканчивая изменением вашего иммунитета к определенным лекарствам.
При таком разнообразии диагностика, лечение и профилактика заболеваний могут стать сложной задачей, которая сопряжена с множеством новых проблем, связанных с каждой новой иммунной системой. То, что подходит другим людям, может не подойти вам.
Но что, если бы у ученых была карта всех иммунных систем человека на планете? Представьте себе, что это немного похоже на цифрового двойника, способ точно определить, как работает иммунная система каждого человека, как он реагирует на различные лекарства и вакцины, и, по сути, узнать вашу иммунную систему, даже не проводя никаких тестов.
Это высокая цель, к достижению которой стремится проект "Иммунитет человека" (HIP).
Проект "Геном человека" был рассчитан на 13 лет и включал в себя секвенирование всех генов человеческого генома. Следуя по его стопам, HIP в случае успеха может помочь нам предотвратить пандемии, разработать более совершенные лекарства, ускорить разработку лекарств и даже лечить серьезные заболевания, такие как рак, болезнь Альцгеймера и болезни сердца.
Что такое проект "Иммунитет человека"?
Теоретически, задача проекта "Иммуном человека" проста: составить карту всей иммунной системы. На самом деле это не так просто. Иммунная система - сложное сочетание органов, клеток и белков. В среднем иммунная система состоит из клеток, число которых исчисляется триллионами.
Итак, как это можно понять? Благодаря сочетанию углубленных исследований иммунной системы и передовых программ искусственного интеллекта, команда HIP стремится создать гигантскую библиотеку всего, что мы знаем об иммунной системе.
“Иммунная система, как правило, состоит из генома, эпигенома, транскриптома, протеома и микробиома. Всего насчитывается около 30 000 данных”, - объясняет BBC Science Focus доктор Ханс Кирстед, ведущий эксперт по стволовым клеткам и генеральный директор HIP.
Чтобы еще больше усложнить задачу, HIP обрабатывает данные от множества различных типов людей. “Если вы проанализируете эти данные по двум органам, принадлежащим к семи различным этническим группам, двум биологическим полам, шести различным возрастным группам, пяти социально-экономическим классам, пяти категориям иммунного статуса, а также изучите реакцию иммунной системы на различные лекарства и вакцины, вы получите триллионы данных.”
Как вы собираетесь обрабатывать триллионы данных? С помощью искусственного интеллекта и большого количества образцов. По всему миру будут созданы тестовые площадки для взятия образцов крови и тканей у участников.
Эти образцы будут подвергнуты различным тестам, и у некоторых из этих участников после вакцинации будут собраны дополнительные данные. Со временем количество людей, у которых будут взяты пробы, значительно возрастет, и в будущем планируется провести тестирование тысяч людей, а также создать наборы для дома.
Ожидается, что этот процесс займет не менее 10 лет, но как только он будет завершен, мы получим полное представление об иммунной реакции каждого отдельного человека.
Преодоление барьеров в медицине
Перенесемся на десятилетие вперед: какой смысл тратить столько времени и денег на то, чтобы лучше понять наши иммунные реакции?
"Здоровье человека напрямую связано с его иммунной системой. Все, что связано со старением, болезнями – это все иммунологические процессы”, - говорит Кирстед. “Проект основан на единственной задаче - создать наборы данных, охватывающие все расы, возрасты, полы и социально-экономические классы”.
Эти наборы данных немного напоминают гигантский калькулятор. Укажите возраст, пол, расу и социально-экономическое положение, и вы сразу поймете, как иммунная система этого человека справится со всем, что в нее попадет.
Располагая этой информацией, можно быстро увидеть, как, например, 55-летний мужчина белой расы с сердечными заболеваниями в анамнезе отреагирует на тот или иной препарат.
Хотя наука, очевидно, очень сложна в техническом плане, трудно не представить себе компьютер, загружающий своего рода "песочницу" для иммунной системы, создающий персонажа и выясняющий характеристики его иммунной системы – что-то вроде The SIMs ... только с годами сложных иммунологических исследований и меньшим количеством выдуманного языка.
Кроме того, это сокращает количество этапов, необходимых для разработки лекарств, что, как известно, является длительным процессом. Выявляя тенденции в популяции, легче определить, какие лекарства наиболее важны и где они необходимы. Это также может сделать систему здравоохранения в целом более доступной.
“Мы будем изучать не только белых и богатых, но и все социально-экономические классы и этнические группы. Мы рассмотрим все эти категории в противовес всем ключевым состояниям здоровья, что является длительной, но важной задачей на самом детальном уровне”, - говорит Кирстед.
Исследование направлено на то, чтобы устранить ключевые проблемы, связанные с нашим пониманием групп меньшинств и медицины. В нашем понимании того, как различные лекарства, заболевания и прочие факторы влияют на людей разного пола и этнической принадлежности, а также на людей из разных регионов, существуют большие пробелы. Это просто связано с недостатком данных, особенно по небольшим группам, которые не были изучены так глубоко.
Остановить следующую пандемию
Комментарии экспертов:
Ханс Кирстед - ведущий эксперт по стволовым клеткам и генеральный директор проекта Human Immunome. Он занимает посты в советах директоров нескольких биотехнологических компаний и занимал должности генерального директора в нескольких крупных компаниях, связанных со здравоохранением.
Дэнни Альтманн - профессор медицины на кафедре иммунологии и воспаления. Он изучает, как иммунная система человека борется с серьезными инфекционными заболеваниями. Его исследования были опубликованы в журналах Nature, The Lancet Microbe и Science.
“Если бы у нас были данные проекта Human Immunome до пандемии COVID-19, число смертей и госпитализаций резко сократилось бы, а разработка целевых лекарств взлетела бы до небес”, - говорит Кирстед.
“HIP обеспечит определенный уровень готовности к патогенам, потому что мы поймем, как иммунная система реагирует на различные патогены. Сегодня у нас просто нет такой централизованной информации”.
“В последние годы молекулярная иммунология достигла впечатляющего расцвета, совершив революцию во многих аспектах медицины”, - сказал Дэнни Альтманн, профессор кафедры иммунологии Имперского колледжа Лондона.
“Эти технологии позволяют получать большие объемы данных, и для их обработки с максимальной пользой требуется искусственный интеллект. Эти подходы ускорили различные аспекты нашего реагирования на пандемию – проект ”Иммунитет человека" является одной из таких инициатив, которая в будущем может способствовать дальнейшему развитию".
Интересно, что в ближайшие годы HIP надеется предотвратить не только вирусные пандемии. “Если вы спросите меня или любого другого биолога, как мы можем быть уничтожены, ответ будет однозначным - насекомые. Это одна из причин нашего проекта - подготовить себя и защитить”, - говорит Кирстед.
"Лучше понимая наши базовые функции и реакцию на различные патогены, мы можем создавать индивидуальные лекарства для разных рас, полов и возрастов”.
Проект Human Immunome нацелен не только на борьбу с вирусами и пандемиями, но и на помощь во всем - от рака до нейродегенерации, инфекционных заболеваний, аутоиммунных заболеваний и практически во всех областях здравоохранения.
Во-первых, нужно просто отобразить триллионы точек данных, провести бесчисленные исследования по всему миру, загрузить их в одну из самых мощных систем искусственного интеллекта, когда-либо созданных, и пометить все данные строгой научной методологией… если вдуматься, это довольно простая задача.