В условиях плохо развитой инфраструктуры становятся доступными другие инструменты. Резкое падение финансовых и временны́х затрат, требуемых для геномного секвенирования, обеспечивает новые возможности диагностики устойчивости к противомикробным препаратам путем секвенирования патогена из культуры, а еще быстрее – из пробы, как, например, слюны или мокроты. Прекрасный источник для молекулярной диагностики – не только жидкости организма, но и дыхание33. Масс-спектрометрический анализ дыхания используется для выявления туберкулеза и показывает одинаковые результаты с традиционной микроскопией мазка слюны или мокроты33. Последний не особенно годится на роль золотого стандарта, так как в 40 % – 60 % случаев диагностика не срабатывает. Хотя широкомасштабных испытаний анализов дыхания не проводилось, специфическая диагностика на месте, известная как Xpert, при которой используется амплификация ДНК
[50] для определения туберкулеза одновременно с устойчивостью к рифампину, прошла проверку во время рандомизированных испытаний в ЮАР, Зимбабве, Замбии и Танзании с участием свыше полутора тысяч человек34. Это не уменьшило процент заболеваемости и смертности в целом (главная цель), но Xpert-тест способствовал росту числа людей, готовых лечиться, и уменьшению доли отказавшихся от лечения, к тому же его легко мог делать персонал, не проходивший специального обучения34.
Патоген (микроб, вирус) – это не единственная проблема, заслуживающая внимания. На самом деле есть серьезные доказательства, свидетельствующие и о значении носителя (человека). Недоедание в развивающихся странах, помимо всего прочего, является фактором предрасположенности человека к инфекции, и причина многих инфекций очень сильно связана с микробиомом кишечника35–39. Более 20 млн детей по всему миру страдают от недоедания, а показатели смертности у госпитализированных детей с квашиоркером
[51] – дефицитом белка из-за плохого питания – составляют аж 50 %. Во время рандомизированных испытаний в сельской местности Малави, типичной для Тропической Африки, проводилось тестирование двух различных антибиотиков и плацебо у 2767 детей в возрасте от полугода до пяти лет (рис. 14.9). Было отмечено существенное уменьшение смертности при использовании антибиотиков, но ясно, что количество смертей все еще чрезвычайно велико и в случае лечения40, 41. Но при другом исследовании 317 пар близнецов из Малави, когда один из близнецов страдал от острого истощения, микробиом кишечника показал, что дисбаланс бактериальных популяций можно восстановить с помощью витаминизированного арахисового масла37. Оно сильно отличается от типичного рациона питания в Малави, где употребляют пищу, богатую крахмалом. Когда менее разнообразный микробиом кишечника детей с квашиоркером трансплантировали (в виде фекальных проб) мышам, животные восстанавливали потерянный вес при кормлении обогащенным арахисовым маслом. Эти два впечатляющих исследования продемонстрировали взаимосвязь между питанием, микробиомом и носителем при крайней форме истощения, а также значение спасительного вмешательства в виде питания и антибиотиков. Но в известном смысле их можно рассматривать просто как первый шаг после выявления основных причин проблемы. В будущем дешевые инструменты для диагностики и секвенирования на месте (рис. 14.5, 14.6, 14.7 и 14.8) помогут точно и быстро определить виды бактерий-возбудителей и дисбаланс, чтобы в каждом конкретном случае подобрать подходящие пробиотики42, 43.
Вероятно, еще более поразительным достижением мобильных технологий станет возможность пересылать вакцину через Интернет. Вентер и его коллеги уже продемонстрировали потенциальный способ быстрого создания синтетической вакцины против гриппа, соответствующей возбудителю (рис. 14.10), – кода, который может, по крайней мере теоретически, передаваться с помощью электронных средств связи в режиме реального времени в любое место на планете для первичной системы реагирования на пандемию44. Конечно, грипп – это всего лишь типичный образец большого количества микроорганизмов, к которым может быть применена эта стратегия. Это, безусловно, одна из самых удивительных ближайших перспектив синтетической биологии и пример слияния цифровой и биологической информационных сфер приложения усилий для совершенствования медицины.
Незаразные болезни
В развивающихся странах не только растет число жертв незаразных болезней, но от одного только рака умирает больше людей, чем от ВИЧ, туберкулеза и малярии вместе взятых. Каждый год рак диагностируется у 14 млн человек, и 57 % из них – представители стран с низким и средним доходом, и на них приходится примерно 70 % смертей, причиной которых считают рак (и 80 % смертей, которых можно было бы избежать) по всему миру45. Это относится к раку груди, несомненно ставшему теперь глобальным заболеванием: в предстоящем десятилетии ожидается 20 млн случаев заболевания и более половины из них – в странах с низким и средним доходом46. Во многих из этих стран наблюдается не только ужасающая нехватка онкологов и других специалистов, но и центров лечения, и инфраструктуры для точной диагностики и лечения рака. Однако подобно тому, как для диагностики инфекционных болезней применяются бумажные анализаторы, инновации появляются и для рака47–49. Инженеры из MIT разработали быстрый и дешевый анализ мочи, основанный на взаимодействии наночастиц с белками опухоли, для распознавания опухоли50. Сангита Бхатия, ведущий автор публикации, сказал: «Мы считаем, это было бы потрясающе – адаптировать его для развивающихся стран, превратив в простой бумажный тест, который можно делать с необработанными образцами в сельской местности, без специального оборудования. Считывание данных можно доверить удаленному специалисту, переслав их в виде фотографии с мобильного телефона»50. Пациенты получают инъекцию наночастиц и мочатся на бумажную тестовую полоску, покрытую антителами, которые обнаруживают наночастицы, вступившие во взаимодействие с аномальными раковыми белками. На практике, если такой тест пройдет испытания и будет утвержден, он будет действовать во многом как домашний тест для определения беременности47. Исследователи даже работают над долгосрочными, в противоположность однократным, замерами, когда препарат из наночастиц будет имплантироваться подкожно.
