Нанотехнологии в геронтологии

ПРОЦЕДУРА ЛЕЧЕНИЯ  СТАРЕНИЯ В ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОЙ КЛИНИКЕ  БУДУЩЕГО

Принимая во внимание прогресс нанотехнологии, а также  то, что для противодействия старению необходима системная, массовая коррекция  структуры организма на молекулярном уровне, можно предположить как будет  выглядеть процесс лечения старения через несколько десятилетий.

Основными составными частями геронтологической клиники  будущего будут устройство для синтеза  молекулярных роботов, суперкомпьютер, прибор для организации взаимодействия между роботами и суперкомпьютером (типа магнитно- резонансного томографа). Безусловно, для управления ими будет  необходим высококвалифицированный  персонал. Процесс лечения будет  происходить примерно следующим  образом. Пациенту вводится инъекция молекулярных роботов, затем он помещается в "томограф", и в суперкомпьютере запускается  программа для диагностики и  лечения. По окончании лечения молекулярные роботы инактивируются и выводятся  из организма. Пока трудно оценить длительность одной процедуры и их количество. Эти параметры будут зависеть от стадии процесса старения, от производительности и качества работы молекулярных роботов, от глубины познания механизмов старения и т.п.

Во время лечения  молекулярные роботы будут выполнять  следующие операции: узнавание определенных фрагментов молекул и клеток, разрыв или соединение частей молекул, добавление или удаление молекулярных фрагментов, полная разборка и сборка молекул  и клеточных структур по определенной программе. В результате этих операций будет осуществлено полное восстановление всех повреждений, произошедших в клетке в процессе старения. Например, будут  разобраны молекулярные сшивки в  липидных мембранах и белках, произведена  их "декарамелизация" (удаление неспецифически присоединившихся к ним молекул  глюкозы), удалены накопившиеся вредные  продукты обмена, восстановлена правильная последовательность нуклеотидов в  ядерной и митохондриальной ДНК, восстановлена структура хроматина, характерная для здорового состояния  клетки.

Дополнительно к такой  процедуре лечения старения (молекулярной хирургии) можно будет производить  молекулярное протезирование √ долговременный ввод в клетку автономно функционирующих  молекулярных роботов, которые будут  предотвращать молекулярные повреждения  или лечить их сразу после возникновения (например, инактивировать ускользнувшие  от естественных защитных систем свободные  радикалы).

Также молекулярные робот  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. Причем в конечном счете может оказаться, что после такого усовершенствования старение замедлится настолько, что в его лечении уже не будет необходимости. Однако, значительная перепроектировка генома может привести к искусственной трансформации Homo sapiens в другой биологический вид, что может вызвать негативную общественную реакцию или оказаться нежелательным по иным причинам. В то время как описанное выше нанотехнологическое лечение старения не ведет к таким последствиям, и с этой стороны оно имеет преимущество перед генно-инженерными методами.

Помимо вышеописанных  возможностей нанотехнология открывает  еще один способ борьбы со старением. Если окажется, что по каким-либо причинам молекулярные роботы не смогут вылечить болезнь, связанную со старением (это  достаточно вероятно на начальных этапах становления наногеронтологии), то тогда можно будет прибегнуть к анабиозу √ обратимо заморозить человека для его длительного хранения при ультранизкой температуре с целью его лечения медицинскими методами еще более отдаленного будущего.

На сегодняшний  день основная проблема здесь состоит  в том, что существующие технологии замораживания позволяют осуществить  полный цикл замораживания-размораживания только для биологических объектов небольших размеров (несколько миллиметров), так как их можно тщательно  подготовить к замораживанию (в  большинстве случаев такой подготовкой  является перфузия раствором криопротектора). В более больших объектах качественную подготовку провести не удается (главным  образом из-за неоднородности биологических  тканей, входящих в состав организма), что ведет к неравномерным  скоростям замерзания различных  участков тканей и органов, к возникновению  химических градиентов и механических напряжений. Результатом этого является образование многочисленных повреждений  на клеточном (разрыв стенок клеток) и на тканевом (микротрещины) уровнях. Что делает простое размораживание, без предварительного исправления повреждений, невозможным [18].

Эти повреждения, а  также последствия частичного разрушения клеток во время нахождения пациента в терминальном состоянии могут  быть ликвидированы посредством  применения молекулярных роботов [23]. Причем операции, производимые ими, будут примерно такими же как и для борьбы со старением. Помимо помощи в оживлении пациентов, замороженных сегодняшними методами, в будущем при использовании молекулярных роботов можно достичь и замораживания без повреждения организма за счет придания клетке свойств, делающих ее устойчивой к воздействию сверхнизких температур [16].

Надежда на оживление  будущими медицинскими технологиями привела  к экспериментам по замораживанию  терминальных пациентов, проводимых рядом  частных американских клиник (на сегодняшний  день заморожено и хранится около  ста человек [24]). Причем если до недавнего  времени общественное отношение  к такой практике было скорее ироничным, то после обоснования реальности оживления замороженных пациентов  при помощи нанотехнологии это отношение  стало меняться к серьезному. В этом смысле показательна статья в известном американском журнале "Тайм" посвященном проблеме достижения "вечной молодости" [22]. В ней медицинский анабиоз (называемый в Америке крионика) и нанотехнология названы наиболее перспективными средствами продления жизни ближайшего будущего. Стоит заметить, что ведущие американские специалисты по молекулярной нанотехнологии имеют контракт на замораживание и участвуют в исследованиях по этой проблеме.

Тут может возникнуть закономерный вопрос: будет ли лечение  в геронтологической клинике  будущего доступно для любого человека? Для ответа на этот вопрос нужно  рассмотреть прогнозы относительно немедицинских аспектов применения нанотехнологии. Предполагается, что  нанотехнологические устройства смогут полностью заменить существующие промышленные и сельскохозяйственные технологии, во много раз увеличив их производительность и снизив затраты [16]. Все операции будут сведены к перестройке  расположения атомов в исходных материалах, получаемых из воды, воздуха и песка. Причем поскольку молекулярные роботы, производящие эти операции, будут  использовать солнечную энергию  и изготовлять самих себя, затраты  на обеспечение всех людей пищей, одеждой, жильем, средствами передвижения и энергией (топливом) будут ничтожными. Среди всего прочего это будет  означать дешевизну медицинского оборудования и легкость организации его массового  производства. Это позволяет предположить, что и в целом стоимость  медицинского обслуживания будет невелика, и оно будет доступно практически  каждому человеку. Следует также  отметить, что применение нанотехнологии в космонавтике и планетной инженерии  позволит решить проблему перенаселения  Земли, которая часто приводится в качестве аргумента против исследований по проблеме продления жизни.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Помимо общего интереса, знание возможных перспектив развития геронтологии может быть полезным в  учебном процессе √ ведь весьма вероятно, что разработкой и внедрением методов молекулярной хирургии и  протезирования, основанных на достижениях  нанотехнологии, будут заниматься сегодняшние  студенты. В частности, это означает, что значительное внимание при подготовке специалистов в областях, связанных  с возможными клиническими применениями геронтологии, следует уделять молекулярной биологии и информатике. Это может  оказаться тем более актуальным, если учесть, что при благоприятном  развитии событий отдельные элементы описанной здесь процедуры лечения  старения могут начать внедряться в  практику уже в конце следующего десятилетия. Например, это может  быть противодействие какой-либо одной  причине старения посредством простых, автономно функционирующих молекулярных роботов, конструкция которых не сильно отличается от таковой обычных  белков. В отличие от более сложных, универсальных роботов их разработка (по крайней мере, в принципе) может  быть проведена без больших вычислительных затрат √ сочетанием компьютерной "искусственной эволюции" [21] и  биохимической "эволюции в пробирке" [12].

В дополнение к этому  важно понимать, что знание перспектив может оказаться весьма существенным моментом в приближении самих  перспектив √ главным образом  через влияние на общественное сознание (как в научной среде, так и  в других слоях общества), что в конечном счете может привести к существенному увеличению ресурсов, выделяемых на развитие геронтологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анисимов В.Н. // Вестник  Геронтологического общества РАН. - 1997. - N 5. - С. 3.

2. Виленчик М.М.  Биологические основы старения  и долголетия. - М.: Знание, 1987. - 224 с.

3. Гаврилов Л.А., Гаврилова  Н.С. Биология продолжительности  жизни. - М.: Наука, 1991. - 280 с.

4. Голубев А.Г. // В кн.: Успехи геронтологии. Вып. 1. / Под ред. В.Н.Анисимова и В.Х.Хавинсона. - СПб.: Эскулап, 1997. - С. 25-33.

Нанотехнологии  продлят жизнь

06.01.2011 21:25 ufo Темы - Технологии

В Петербурге изучать нанотехнологии начали задолго до того, как они стали популярной темой, достигнуты серьезные успехи.

Изучением нанотехнологий петербургские ученые занимаются уже 30 лет, просто раньше микроскопические частицы назывались по-другому. Эксперты из Северной столицы давно поняли, как приспособить предельно малые объекты к повседневной реальности, и с их помощью даже собираются продлевать жизнь. Специалисты удивляются одному: почему общественное внимание к столь достойной теме привлекли только сейчас.

Что такое нанотехнологии? Экс-премьер Михаил Фрадков как-то сказал о своих коллегах: «Половина из присутствующих не знает, что такое  нанотехнологии, но знает, что без  этого жить нельзя». Что уж говорить об остальных…

Нанотехнологии – это область науки, которая занимается изучением свойств объектов порядка нанометра (одной миллиардной части метра). По сути, в этих величинах могут работать очень многие технологии в самых разных областях, связанных с работой с очень мелкими «деталями».

«Сейчас к этой теме интерес  сильно возрос, –  рассказала корреспонденту газеты ВЗГЛЯД замдиректора Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии Галина Рыжак. – Под флагом нанотехнологий собираются преобразовать промышленность, поднять страну. Так  вот, мы этим занимаемся уже 30 лет. И люди пользуются плодами  нанотехнологий, даже не подозревая об этом.

Область «наноприменения» самая  широкая – это  может быть напыление  микроскопических частиц на корпус космического корабля или работа с клетками человеческого  тела. Раньше то, с  чем мы уже давно  работаем, называлось пептидами – это  мельчайшие белки, они  осуществляют связь  между клетками организма. Когда вдруг выяснилось, что они тоже нанотехнологии, начался ажиотаж».

По  словам Рыжак, применение нанотехнологий в медицине не менее важный «флаг», чем названные технологии в космической, компьютерной, оборонной промышленности, на которые делает акцент государство. В последние годы ситуация и в жизни врачей изменилась к лучшему. И все-таки огромные денежные вливания, которые идут в наноиндустрию, пока проходят мимо медиков – институт геронтологии не имеет отношения к мощной госкорпорации нанотехнологий.

«А  мы на основе нанотехнологий продлеваем человеческую жизнь, – утверждает Рыжак. – Для любого биологического вида есть определенный предел жизни. Вы знаете, какой у человека? 110–120 лет. Официально самая старая жительница Земли – это француженка, умершая в 1999 году в возрасте 122 лет. Хотя периодически вспоминают, что на Кавказе или еще где-то нашелся 150-летний, но эти утверждения не доказаны».

Собеседница газеты ВЗГЛЯД подсказала и как дожить до таких лет. На долголетие влияют несколько  факторов:

1. Генетика (если  в роду были  долгожители, у  вас хорошие шансы  повторить их результат).

2. Экология (вредное  производство, естественно,  сокращает срок  жизни).

3. Режим  дня, двигательный  режим (если постоянно  сидеть на одном  месте, работать  ночью, а спать  урывками днем, шансы  стать долгожителем  уменьшаются).

4. Питание  (как говорит 103-летний  академик Федор  Углов, из-за стола  нужно выходить  с легким чувством  голода), кроме того, если мы живем  на Севере, не стоит  постоянно питаться  авокадо, нетрадиционная  еда вредна для  нашего организма.

5. Болезни  (функции органов  надо поддерживать  – вот здесь  и приходят на  помощь нанотехнологии).

«Одно из наших достижений – омолаживающие  средства. Они заставляют организм вырабатывать гормон мелатонин, препятствующий старению. Конечно, если при этом вы пьете, курите, едите что  попало, то шансы  продлить молодость  и жизнь в целом  существенно падают.

А наноразработки можно встретить  сейчас почти в  каждой аптеке: это  лекарства, косметика, масса омолаживающих  средств, БАДы (биологически активные добавки), зубная паста, продукты для  спортсменов –  массажные кремы, препараты, обеспечивающее быстрое восстановление после травмы. В  отличие от допингов, которые в конечном итоге истощают организм, наносредства, наоборот, создают резерв сил», – рассказывает Галина Рыжак.

Нанотехнологии в медицине начинались… с оборонной промышленности. 30 лет назад была поставлена задача повысить боеспособность войск, выносливость организма солдата.