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, 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.

Нанодиагностика

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 субклеточном уровне.

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

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.

Нанотерапия

В области терапии самое существенное применение наномедицины, как ожидают, будет осуществлено при решении проблем доставки препаратов и в 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.

Токсичность наночастиц

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

В недавней статье в Медицинском Журнале Австралии (Medical Journal of Australia) говорится, что правила безопасности для нанопрепаратов могут потребовать уникальных методов оценки риска, учитывая новизну и разнообразие продуктов, высокую подвижность и реакционную способность проектируемых наночастиц, и что их внедрение в практику вызовет размывание диагностических и терапевтических классификаций «лекарство» и «лечебное устройство».

Несмотря на эти проблемы, 130 нанотехнологических лекарств и систем доставки и 125 устройств или диагностических тестов вошли в доклиническую, клиническую или коммерческую разработку с 2005 года, согласно NanoBiotech News.

В настоящее время Национальный институт здоровья США (NIH) оценивает безопасность нескольких стадий, включая путь частицы в человеческом теле, время пребывания наночастицы в теле, влияние на функции клеток и тканей, возможность попадания в систему кровообращения через кожу и непредвиденные реакции in vivo. Лаборатория по изучению нанотехнологии Национального института рака (National Cancer Institute’s Nanotechnology Characterization Laboratory) работает над развитием стандартов для клинических испытаний нового класса лекарств против рака.

Безопасность наночастиц – одна из основных проблем в нанотехнологии. В Европе по данной проблеме опубликованы, в частности, отчет SCENIHR – The Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks, Научного комитета по новым рискам для здоровья (pdf, 234 КБ) и официальное Руководство по рискам нанотехнологий – Nanotechnology Risk Governance (pdf, 1.2 MB), изданное в июне 2006 Международным Советом руководства рисками (International Risk Governance Council). Оба отчета подчеркивают неполноту данных относительно потенциальных рисков, связанных с наномедициной и нанотехнологией, для человеческого здоровья и окружающей среды.

Один из мировых ведущих экспертов в нанотоксикологии – Гюнтер Обердостер (Günter Oberdörster), профессор токсикологии в отделе экологической медицины в Университете Рочестера (University of 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 Обердостер и обеспокоен проблемами безопасности, связанными с наномедициной, он верит в успешность их регулирования: «Я уверен, что FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами США) будет требовать проверки токсичности перед одобрением любой наномедицинской продукции». 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 чувствительной части 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 загрязнению окружающей среды в результате производства наномедицинских препаратов и материалов. «Эти потенциальные риски должны быть также тщательно оценены, – говорит Обердостер. – До сих пор этого не сделано».

Этические проблемы наномедицины

С проблемой безопасности связан и вопрос этического использования нанотехнологии. Согласно Джону Векерту (John Weckert), профессору Центра прикладной философии и общественной этики (Centre for Applied Philosophy and Public Ethics), уже подняты многочисленные вопросы относительно этического использования наномедицины.

Информированное согласие участников клинических испытаний, оценка риска, токсичность и оздоровление человека – только несколько из этических проблем, высказанных в этих горячих дебатах. Джон Векерт (John Weckert), которого недавно назначили главным редактором нового журнала «Наноэтика: этика для технологий, которые работают в наномасштабе» (NanoEthics: Ethics for Technologies that Converge at the Nanoscale), верит, что обсуждение этических аспектов наномедицины принесет много трудных вопросов для общества. «Генетические проверки, например, могли бы стать намного легче и более широко доступными, – объясняет он. – Но тогда перед бОльшим количеством людей встанет проблема аборта неполноценных зародышей».

Действительно, наномедицина поднимает много социальных вопросов. По мнению группы по этике в науке и новых технологиях Европейской комиссии (Group on Ethics in Science and New Technologies, EGE), вопрос информированного согласия при использовании наномедицины очень сложен. «Согласие, возможно, не слишком трудно получить, но когда пациент сможет получить полную информацию? И когда это будет независимо?» – спрашивает EGE в выпущенной в январе статье «Этические аспекты наномедицины» (The Ethical aspects of Nanomedicine, 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 их оценки?»

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

Другая проблема – связь между медицинскими и немедицинскими использованиями нанотехнологии в диагностических, терапевтических и профилактических целях. Допустимо ли применение нанотехнологии для намеренного вмешательства в функции организма, не являющегося необходимым с медицинской точки зрения – еще одна горячая тема в длинном списке обсуждаемых проблем. Хорошо, что эти вопросы задают, но плохо, что в данном направлении необходимо сделать еще очень многое. 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, – говорит Векерт. – Европа вообще больше придерживается превентивных мер, чем США».

Несмотря на огромный потенциал и значительное финансирование наномедицины, исследование этических, юридических и социальных аспектов применения нанотехнологий в медицине явно недостаточно. Как написал еще в 2003 году Питер Синджер (Peter Singer) в статье «Берегитесь пропасти: наука и этика в нанотехнологии» ([url=http://dx.doi.org/doi:10.1088/0957-4484/14/3/201]Mind the gap: science and ethics in Nanotechnology[/url]): «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.

Источник:
Nanowerk: The potential and the pitfalls of nanomedicine
Перевод: Дмитрий Лещев, http://nanonewsnet.ru/