Главные медицинские прорывы 2024 года: открытия, новые технологии и инновации

Печатать органы на 3D-принтере, ставить диагнозы с помощью ИИ, разработать и опробовать вакцину от ВИЧ и рака — это фантастика или уже реальность? Читайте, как главные медицинские прорывы 2024 года повлияют на лечение тяжелых болезней.

Главные медицинские прорывы в 2024 году обещают избавить человечество от его главных страхов — онкологии, вируса иммунодефицита, — и помогут решить технические задачи — ставить точные диагнозы, получать материал для трансплантации без донора и дать доступ к высокотехнологичной медицине большему количеству пациентов.

В материале собрали информацию об отечественных и мировых достижениях в вакцинации, робо-хирургии и биопринтинге.

Основные открытия и разработки в сфере медицины

Медицинские прорывы готовят не один год, над ними работают десятилетиями целые университеты и научные институты, они долго проходят апробацию, потому что действие препарата или технологии проверяют на всех этапах, анализируют побочные эффекты. Рассмотрим основные достижения 2024 года.

1. Вакцина от рака

Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА) приближается к завершению серии исследований персонализированной вакцины от рака, которые длились три года. В 2025 году ее начнут использовать при лечении пациентов, отметила Вероника Скворцова.

Новый препарат использовали при лечении аденокарциномы кишечника (рак кишечника) у животных. После использования препарата опухоль уменьшилась на 70–80% от первоначального объема. Руководитель ФМБА отметила, что исследования проводят также на меланоме (рак кожи) и глиобластоме (злокачественная опухоль головного мозга).

По словам Александра Гинцбурга, директора Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи, в январе 2025 года будут получены документы на применение препарата.

Зарубежные исследовательские центры также активно работают над лекарством от ВИЧ. В октябре 2024 года исследователи из Оксфордского университета (Великобритания) получили финансирование на создание первой в мире вакцины Ovarian Vax для профилактики рака яичников.

Ovarian Vax обучает иммунную систему распознавать и бороться с раком яичников на самых ранних стадиях. Эта форма иммунотерапии при успешной апробации поможет иммунной системе распознавать, уничтожать и предотвращать распространение раковых клеток.

2. Вакцина от ВИЧ

Александр Гинцбург в ноябре 2024 года сообщил, что ученые НИЦ им. Н.Ф. Гамалеи разрабатывают вакцину от вируса иммунодефицита человека и других вирусных заболеваний, в том числе с пандемическим потенциалом.

Суть новой технологии — в получении антигенов, которые при введении в организм запускают выработку антител широкого спектра действия. Они будут работать против вируса иммунодефицита, гриппа, Covid-19. Испытания находятся на стадии доклинических исследований — это значит, что впереди еще несколько лет до того, как ее начнут массово применять.

За рубежом разработки лекарства от ВИЧ ведут в том же направлении — исследователи NIAID (Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний США) разрабатывают мРНК-вакцину. NIAID определяет четкие приоритеты для исследований и разработок вакцины против ВИЧ. Следующий шаг в разработке — выработка клеточных реакций, чтобы активировать их с помощью одной вакцины.

3. ИИ в медицине

Искусственный интеллект кардинально меняют цепочку взаимодействия медицинских работников с программным и аппаратным обеспечением. С помощью современных инструментов можно быстро проанализировать большое количество информации по отдельно взятому пациенту.

Российские исследовательские организации и частные компании разрабатывают целый ряд ИИ-проектов в сфере медицины. Отметим некоторые из них:

• анализ медицинских изображений и цифровая диагностика (Celsus, Третье мнение, Botkin.ai);
• профилактика и лечение состояний заболеваний и осложнений (Polyptron, Digital Pathology, EyeMove);
• прочие направления (Semantic Hub, Инсилико).

Разработки в сфере искусственного интеллекта остаются одним из ведущих направлений в мировой медицине. Так, в недавнем исследовании, опубликованном в журнале JAMA Network Open, оценивается эффективность коммерческих инструментов искусственного интеллекта для выявления субклинического рака молочной железы с помощью скрининговых маммограмм за несколько лет до постановки клинического диагноза.

О выдающихся достижениях в медицине мы спросили Альберта Ризванова, д.б.н., Ph.D., профессора, руководителя центра превосходства «Персонифицированная медицина» Института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета, члена-корреспондента Академии наук Республики Татарстан.

В 2024 году была представлена новая версия программы AlphaFold 3 (модель на основе машинного обучения и диффузионной модели для предсказания точной структуры белков и их взаимодействий друг с другом и другими веществами), а разработчики технологии — Демис Хассабис и Джон Джампер — удостоены Нобелевской премии по химии за применение AlphaFold 2 для предсказания структуры белков. Это событие стало важной вехой в развитии искусственного интеллекта и нейросетей, которые позволяют моделировать трехмерную структуру белков на основе их генетического кода.

Ранее ученые вынуждены были проводить сложнейшие физико-химические исследования, чтобы определить пространственную конфигурацию белков. AlphaFold же позволяет получать крайне точные результаты практически мгновенно, что стало огромным прорывом в области биомедицины. Однако потенциал технологии выходит далеко за рамки простого анализа белков. Она открывает возможности для модификации свойств уже известных белков — например, повышения их стабильности, улучшения активности или адаптации к новым субстратам.

Более того, с помощью AlphaFold можно проектировать абсолютно новые белки с уникальными, заранее заданными функциями, которые не встречаются в природе. Эти достижения не только углубляют наше понимание природы, но и открывают беспрецедентные перспективы в биотехнологии и медицине, включая разработку инновационных терапевтических средств и биоматериалов.

4. 3D-печать органов

В январе 2024 года в госпитале им. Н.Н. Бурденко российские врачи провели первую в мире операцию с биопечатью органов на пациенте. Биочернила, созданные на основе костного материала, загрузили в роборуку (манипулятор), а робот построил 3D-модель раны и «закрыл» раневую поверхность с учетом особенностей костного и мышечного рельефа.

Биомедицинские инженеры из Мельбурнского университета изобрели систему 3D-печати, или биопринтер, способный изготавливать структуры, которые точно имитируют различные ткани человеческого тела: от мягкой мозговой ткани до более твердых материалов хрящей и костей.

5. Хирургические роботы

Одни из самых удачных разработок в этой сфере — система da Vinci и роботизированная система хирургии с использованием руки Stryker Mako. Они помогают врачам выполнять инвазивные операции (с введением инструментов в организм) и замену суставов.

Сегодня в НМИЦ хирургии им. А.В. Вишневского выполняют хирургические операции с применением робота-хирурга da Vinci Xi. Роботическая хирургия позволяет сделать высокотехнологичную медицину доступной большему числу пациентов. Сейчас прибор применяют при онкологии, когда помочь способен только высокоточный инструмент. Ближайшие задачи центра — подготовить поколение специалистов, способных работать с da Vinci Xi и другими моделями.

Как технологии повлияли на развитие медицины

Чем дальше шло развитие технологий, тем более высокотехнологичной становилась медицина. То, что когда-то  врач мог определить с помощью пальпации, в ХХ веке стало показывать УЗИ. Диагностам пришли на помощь точные биохимические исследования, которые позволяли определять и болезнь, и степень ее развития.

Сегодня уже искусственный интеллект анализирует данные рентгена, УЗИ и исследований биоматериалов, а на основе собранного материала он может удаленно поставить диагноз. Технологии позволяют медицине стать более точной, учитывать больший объем данных, быстрее обрабатывать массивы данных для исследований. А еще технологии позволяют донести сложные медицинские технологии туда, где раньше они были недоступны.

Перспективы новых открытий

Открытия и достижения, которые мы упомянули в статье — это результат труда десятков ученых на протяжении многих лет. Результаты этой работы проявят себя в ближайшем будущем. Как только наука приближается к решению медицинской проблемы, есть шансы, что эпидемия или вирус, поражавший тысячи людей, за несколько лет исчезнет из новостных лент. Так было с оспой, чумой, холерой, малярией и десятками болезней, которые мучили людей в разных уголках земли.

Сегодня над вакцинами от ВИЧ и рака работают одновременно несколько исследовательских групп, искусственный интеллект обучают работать с медицинскими изображениями и информацией в разных странах, а над усовершенствованием технологий биопринтинга работают десятки компаний. При нынешней скорости распространения технологий после апробации они войдут в медицинский обиход очень быстро. А значит, ждать избавления от главных недугов XX века и проблем, связанных с нехваткой врачей, часть работы которых начнет выполнять ИИ, осталось не так долго.

Ранее мы опубликовали 10 трендов и инноваций в области медицинского оборудования, которые привлекут внимание в 2025 году.

Анна Молчанова, специально для издания «Новости мира инноваций»

09.12.2024