Смерть эволюционирует

 Сто лет назад жизнь длилась в среднем 50 лет. За это время люди научились бороться с инфекционными болезнями и голодом, а государства стали реже воевать. Правда, эти причины смерти сменились болезнями сердца, деменцией и раком Как поменялся портрет смерти на протяжении существования человечества, исследовал нейроученый Эндрю Дойг в книге “Неизбежно. Почему люди умирали раньше и почему умирают сейчас”

Человек может умереть в любой момент. Но на протяжении всего существования человечества причины менялись — смерть тоже эволюционировала. Во времена палеолита человек умирал от болезней и несчастных случаев. Эпоху Средневековья настигли чума, голод и войны.

В 2016 году умерли 56 873 804 человека, говорится в книге Дойга. Среди причин — раковые опухоли, инфекционные заболевания, врожденные пороки развития, генетические аномалии или родовые травмы, несчастные случаи, самоубийства. Самыми распространенными заболеваниями являются сердечный приступ, инсульт и легочные болезни. Почему причины смерти меняются? Нейроученый Эндрю Дойг, опираясь на науку, экономику и политику, изучил этот вопрос.

Кроме портрета смерти, он описывает, как человечество будет бороться с ней в будущем и какие революционные изменения ожидают сферы здравоохранения. Дойг говорит о новейших технологиях вроде использования стволовых клеток, трансплантации органов и генной инженерии, которые положат конец многим современным причинам смерти.

Как именно инновации продлят нашу жизнь — в отрывке из книги “Неизбежно. Почему люди умирали раньше и почему умирают теперь”, вышедшей в издательстве “Лаборатория” в этом году.

Как в течение следующих десятилетий изменятся причины смерти? Надеюсь, что эпидемия COVID-19 скоро закончится. Мы можем спрогнозировать ситуацию на несколько лет, экстраполировав текущие тенденции: следует ожидать дальнейшего уменьшения случаев инсульта, болезней сердца и легких и увеличения диабета второго типа и деменции. С раком несколько сложнее, ведь тенденции зависят от пораженного органа. С искоренением других болезней все больше людей страдает раком, но мы все же улучшаем химиотерапию, диагностику и методы лечения. Ученые в дальнейшем будут изобретать новое лекарство, делать медицинские открытия и продвигать науку в целом. Даже в случае с деменцией уже видны проблески того, что нам удастся разработать препараты, которые будут сдерживать ее развитие или предотвращать появление.

Интереснее другое: будут ли какие-нибудь открытия в области медицины, которые изменят то, как мы умираем? Преодолеем ли мы современные причины смерти так же, как когда-то проблемы с родами, корью и чумой? Если да, то как этого добиться?

Генетические болезни существовали всегда, так как репликация ДНК не идеальна, а мутации неизбежны. Пока нам удавалось разве что проводить тестирование по их выявлению и лечить симптомы. Однако сегодня мы стоим на пороге следующей медицинской революции, которая благодаря удалению вредных мутаций положит конец источнику генетических болезней. Первые в очереди на искоренение — это тяжелые недуги, вызванные единичной нежелательной мутацией, а именно: гемофилия, кистозный фиброз, ранний Альцгеймер и дефицит фумаратгидратазы. Возможно, впоследствии мы дойдем и до полигенных заболеваний и даже до старения.

На старение и продолжительность жизни влияют сотни однонуклеотидных полиморфизмов. Например, в ходе одного исследования ученые изучили генетические вариации 801 долгожителя (средний возраст — 104 года) из Новой Англии и сравнили их с 914 представителями той же этнической группы. Они обнаружили, что на продолжительность жизни влияло 281 ОНП в 130 генах. Многие из этих генов, как известно, имели отношение к возрастным недугам, например Альцгеймеру, диабету, болезням сердца, раку и артериальной гипертензии. Среди них ведущее место занимают два — APOE и FOXO3. Ученые уже знали, что вариации в APOE оказывают существенное влияние на риск развития Альцгеймера. FOXO3 кодирует белок, который активирует гены, связанные со многими функциями клеток, а именно: их гибелью, работой иммунной системы, сердечно-сосудистыми заболеваниями, образованием стволовых клеток и раком. Похоже, у долгожителей произошли ОНП, отсрочивающие возрастные проблемы, что открывает нам путь к увеличению продолжительности жизни благодаря изменениям в ДНК.

Зная последовательность ДНК, данную нам во время рождения, мы можем определить возможность появления болезней на протяжении всей жизни. Более того, мы способны ежедневно отслеживать состояние нашего организма и следить за здоровьем. С помощью анализа крови, слюны, кала, мочи и дыхания можно регулярно измерять концентрацию биомолекул. Здесь наиболее пригоден кал, поскольку он показывает, какие бактерии живут в нашем желудке. Чтобы получить ясное представление о работе органа, нужно заглянуть внутрь него, и сделать это можно изучением концентрации, последовательности и структуры ДНК, РНК, белков и других химических веществ в тканях или отдельных клетках. Поврежденные клетки не будут показывать нормальный уровень биомолекул или мутации, особенно если человек подхватил новую инфекцию или клетки канцерогенные — в таком случае экспрессия генов, регулирующая рост клеток, идет кувырком. Мы могли бы следить за состоянием организма с помощью сенсоров, которые измеряли бы активность мозга, оценивали бы речь, ходьбу и движения и определяли, спим ли мы. Первый шаг в этом направлении — это умные часы.

Все эти характеристики выливаются в миллионы чисел, описывающих состояние организма. Их будут прогонять через компьютеры с запутанными алгоритмами машинного обучения, натренированными распознавать паттерны и предсказывать на основе оптимального использования данных. Выявляя упреждающие сигналы, компьютеры смогут находить ранние признаки болезни задолго до появления первых симптомов.

Мониторинг состояния организма вместе с системами искусственного интеллекта, обученного данным миллиардов людей, позволит врачам действовать еще на первых этапах болезни. Мы обнаружим рак, неврологические проблемы и метаболические расстройства на годы раньше, чем делаем это сегодня. Лечение станет персонализированным и будет сосредотачиваться на природе именно нашей болезни (например, конкретные мутации привели к появлению опухолей), а не будет дублироваться для всех людей с одинаковым диагнозом.

Текущий запас органов для трансплантации значительно меньше спроса на них. Пациенты, которым требуется пересадка почки, могут быть годами подключены к аппарату гемодиализа в ожидании органа, который, возможно, и не появится. С ростом продолжительности жизни эта проблема обостряется.

Однако вскоре потребность в донорах может отпасть, поскольку мы начнем выращивать органы из собственных клеток. Стволовые клетки способны делиться и дифференцироваться в другие типы клеток. Мы уже умеем превращать клетки кожи в стволовые, культивировать их и делать из них нужные нам клетки. Поскольку мы используем собственные клетки, выращенный орган будет генетически идентичен нам, поэтому иммунная система его не отторгнет. К примеру, мы сможем делать новые островки Лангерганса в поджелудочной железе, которые будут секретировать инсулин, а это поможет диабетикам. Или мы можем взять клетки, когда наше тело в пиковой форме, например в двадцать лет, и на десятилетия их заморозить. Заставить клетки образовать достаточно обширную и функциональную структуру, способную заменить целый орган, довольно сложно, но здесь может пригодиться отпечатанная на 3D-принтере форма, которая будет полностью соответствовать нужному органу. Возможно, позже мы будем печатать и клетки, выстилая их слой за слоем. Следовательно, смерть из-за отказа органов может навсегда уйти в прошлое. К тому же, если из-за возраста орган станет хуже функционировать, мы сможем заменить его новым, даже если предыдущий вполне здоров. Возможно, в будущем люди после шестидесяти обыденно будут ходить в больницу за новыми легкими, почками, печенью, поджелудочной и сердцем.

К тому же, прежде чем выращивать орган из стволовых клеток, можно изменить его ДНК. Если мы создаем новую печень, то можем добавить к ней последовательности ДНК, которые оптимизируют ее работу и устранят любые генетические проблемы. Например, ученые уже редактировали стволовые клетки перед помещением в костный мозг, чтобы повысить их сопротивляемость к ВИЧ и вылечить дрепаноцитоз, а живым обезьянам редактировали гены в печени, чтобы снизить уровень холестерина. Сейчас наша ДНК во всех клетках одинакова и является своеобразным компромиссом, ведь последовательность генов, подходящая сердцу, может не подходить поджелудочной железе. Редактирование ДНК, которое входит в лечение стволовыми клетками и трансплантацией, позволит снабдить каждый орган оптимальной для его функций ДНК. Тогда у нас будут сердца, как у Усейна Болта, и легкие, как у Серены Уильямс. Поскольку мы будем модифицировать наше тело, все больше людей будет умирать тогда, когда мозг больше не сможет функционировать. Годам страданий от инвалидности придет конец.

Все описанные здесь научные открытия и некоторые другие сегодня в разработке. Непреодолимые препятствия в их применении к людям не предусматриваются, поэтому вскоре мы столкнемся с этическими проблемами и будем решать, следует ли их внедрять.

Юлия КАРМАНСКАЯ