Нанотехнологии в медицине

Упорядоченные одним образом, атомы составляют дома и свежий воздух; упорядоченные другим, они образуют золу и дым. Уголь и алмазы, рак и здоровая ткань: вариации в упорядочении атомов различили дешевое от драгоценного, больное от здорового.

Рассматривая отдельный атом в качестве кирпичика или "детальки" нанотехнологи ищут практические способы конструировать из этих деталей материалы с заданными характеристиками. Многие компании уже умеют собирать атомы и молекулы в некие конструкции.В перспективе, любые молекулы будут собираться подобно детскому конструктору. Для этого планируется использовать нано-роботов (наноботов). Любую химически стабильную структуру, которую можно описать, на самом деле, можно и построить. Поскольку нанобот можно запрограммировать на строительство любой структуры, в частности, на строительство другого нанобота, они будут очень дешевыми. Работая в огромных группах, наноботы смогут создавать любые объекты с небольшими затратами, и высокой точностью.

В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов. Ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут "жить" внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых.Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут осуществлять ремонт клеток. Прогнозируемый срок создания роботов-врачей, первая половина XXI века.

В действительности наномедицины пока еще не существует, существуют лишь нанопроекты, воплощение которых в медицину, в конечном итоге, и позволит отменить старение.Несмотря на существующее положение вещей, нанотехнологии - как кардинальное решение проблемы старения, являются более чем перспективными. Это обусловлено тем, что нанотехнологии имеют большой потенциал коммерческого применения для многих отраслей, и соответственно помимо серьезного государственного финансирования, исследования в этом направлении ведутся многими крупными корпорациями.Наноботы или молекулярные роботы могут участвовать (как наряду с генной инженерией, так и вместо нее) в перепроектировке генома клетки, в изменении генов или добавлении новых для усовершенствования функций клетки. Важным моментом является то, что такие трансформации в перспективе, можно производить над клетками живого, уже существующего организма, меняя геном отдельных клеток, любым образом трансформировать сам организм! Описание нанотехнологии может показаться притянутым за уши, возможно, потому что ее возможности столь безграничны, но специалисты в области нанотехнологии отмечают, что на сегодняшний день не было опубликовано ни одной статьи с критикой технических аргументов Дрекслера. Никому не удалось найти ошибку в его расчетах. Между тем, инвестиции в этой области (уже составляющие миллиарды долларов) быстро растут, а некоторые простые методы молекулярного производства уже вовсю применяются.

Нанотехнологии могут привести мир к новой технологической революции и полностью изменить не только экономику, но и среду обитания человека. В рамках этой статьи мы рассматриваем лишь перспективность этих технологий для отмены старения людей.Вполне возможно, что после усовершенствования для обеспечения "вечной молодости" наноботы уже не будут нужны или они будут производиться самой клеткой.Для достижения этих целей человечеству необходимо решить три основных вопроса:

1. Разработать и создать молекулярных роботов, которые смогут ремонтировать молекулы.
2. Разработать и создать нанокомпьютеры, которые будут управлять наномашинами.
3. Создать полное описание всех молекул в теле человека, иначе говоря, создать карту человеческого организма на атомном уровне.

Основная сложность с нанотехнологией - это проблема создания первого нанобота. Существует несколько многообещающих направлений.

- Одно из них заключается в улучшении сканирующего туннельного микроскопа или атомно-силового микроскопа и достижении позиционной точности и силы захвата.
- Другой путь к созданию первого нанобота ведет через химический синтез. Возможно, спроектировать и синтезировать хитроумные химические компоненты, которые будут способны к самосборке в растворе.
- И еще один путь ведет через биохимию. Рибосомы (внутри клетки) являются специализированными наноботами, и мы можем использовать их для создания более универсальных роботов.

Группа нанотехнологов из института предвидения заявила, что стремительный рост нанотехнологий выходит из-под контроля, но в отличие от Билла Джойа, вместо простого запрета на развитии исследований в этой области, они предложили установить правительственный контроль над исследованиями. Такой надзор, может предотвратить случайную катастрофу, например когда наноботы создают сами себя (до бесконечности), потребляя в качестве строительного материала все на своем пути,  включая заводы, домашних животных и людей.

Рей Курцвейл - к 2020 году появится возможность поместить внутри кровеносной системы миллиарды нанороботов размером с клетку, по оценкам Роберта Фрайтаса, ведущего ученого в области наномедицины, это случится не ранее, чем в 2030-2035 году. Эти наноботы смогут тормозить процессы старения, лечить отдельные клетки и взаимодействовать с отдельными нейронами. Так ассеблеры практически сольются с нами.

Стволовые клетки.

Говорят, нервные клетки не восстанавливаются, это уже не совсем верно. Стволовые клетки можно превратить в любые клетки человеческого организма, например, заменить шрам на здоровую ткань. В случае болезни или ранения стволовые клетки могут быть использованы для восстановления или замещения любых поврежденных тканей.Работы по изучению начаты сравнительно недавно, но темпы открытий в этой области чрезвычайно высоки, многие полагают, это будущее медицины.Уже сегодня революционные технологии, изменяют подходы к лечению многих тяжелых заболеваний. ФАКТ, терапевтический потенциал стволовых клеток огромен!Например, недавно немецкие врачи вырастили новую челюсть внутри спинных мышц пациента и имплантировали ее больному.

Подробнее о стволовых клетках

В течение всей жизни у человека имеется небольшое число собственных стволовых клеток. В процессе взросления человека наблюдается катастрофическое снижение их количества.Стволовые клетки способны сами находить сбои в работе нервной, эндокринной, гормональной и т.д. систем и устремляться именно туда и восполнять собою утраченные или поврежденные клетки. Но теперь возможно не только искусственно вводить дополнительные стволовые клетки (не факт, что они при этом сами начнут работать), но и есть попытки "програмировать" т.е. задавать им заранее заданную специализацию, направленность. Таким образом, можно достигнуть не просто процесса общего оздоровления, а усиленно воздействовать на ту или иную поврежденную систему организма.

По своему происхождению стволовые клетки разделяют на: эмбриональные, фетальные, стволовые клетки пуповинной крови и стволовые клетки взрослого человека .Идеальными стволовыми клетками являются эмбриональные или клетки бластоцисты Это те клетки человеческого эмбриона, из которых в дальнейшем образуется весь организм. Такие клетки по классификации относят к наиболее универсальным и называют типотентными.По мере развития эмбриона клетки постепенно дифференцируются, происходит постепенная специализация этих клеток .Полученный в результате прерывания беременности абортивный материал служит источником так называемых эмбриональных, либо фетальных, стволовых клеток.Эти клетки нашли активное применение в клеточных технологиях лечения различных болезней. Клетки однодневного эмбриона способны дифференцироваться в любой из около 220 типов клеток, образующих человеческое тело.

Коротко о основных сложностях

Существует много методов получения и разновидности стволовых клеток, наряду с этим существуют и проблемы. Например, стволовые клетки могут вызвать иммунную реакцию со стороны организма. Подобно клеткам трансплантированных органов, они несут на своей поверхности антигены, воспринимаемые иммунной системой как сигнал к атаке. Поскольку возможны сотни комбинаций различных антигенов, понадобятся сотни, а возможно, и тысячи линий стволовых клеток для создания банка клеток, из которого можно было бы выбрать те, которые совместимы с организмом больного. Поэтому не все ученые поддерживают идею создания подобного банка. По их мнению, можно подавить иммунный ответ больного на стволовые клетки и их производные или изменить антигенные свойства самих клеток. Реалистичность такого подхода еще предстоит подтвердить, а пока единственный способ устранения иммунологического барьера - создание линии стволовых клеток с использованием собственного генетического материала пациента путем переноса клеточного ядра - терапевтическое клонирование , либо использование эмбриональных стволовых клеток.

Оба метода имеют свои недостатки и вызывают серьезные возражения, но они уже апробированы и дали обнадеживающие результаты в экспериментах по регенерации тканей.