Как современная наука и медицина борются с раком

Уже в ближайшие годы ученые надеются добиться прорыва в области диагностики и лечения онкологических заболеваний. Такие современные технологии, как искусственный интеллект и VR, уже сегодня находят все более...

Уже в ближайшие годы ученые надеются добиться прорыва в области диагностики и лечения онкологических заболеваний. Такие современные технологии, как искусственный интеллект и VR, уже сегодня находят все более широкое применение в медицине.

Благодаря гаджетам, социальным сетям, поисковикам о каждом человеке собирается огромное количество информации. При должной обработке такие данные могут помочь, например, в своевременной диагностике заболеваний. Недавно американские ученые опубликовали статью, в которой описали, что по поисковым запросам пользователей можно понять, что у них есть онкология и даже конкретный тип заболевания. Дело в том, что многие пользователи при появлении первичных симптомов сперва пытаются самостоятельно определить, с чем эти симптомы могут быть связаны. Например, пациенты с раком поджелудочной железы искали в интернете возможные причины пожелтения и зуда кожи, а также болей в животе еще задолго до обращения к врачам.

Анализ подобных запросов, например с помощью нейронных сетей, может существенно сократить риск летального исхода, если пользователь вовремя поймет, что болен, и, вместо того чтобы самостоятельно выяснять причины плохого самочувствия, обратится к специалисту.

Подобные вспомогательные технологии могут стать существенным подспорьем в борьбе с раком и дополнить основной арсенал медиков — химическую и лучевую терапию и хирургическое вмешательство.

Все чаще в современной медицине используется персонализированный подход к пациентам с онкологией. Причиной рака обычно являются поломки в генах организма. Такие поломки (или мутации) могут случиться в самых разных частях ДНК, а поэтому видов рака огромное количество: около 160 только основных разновидностей патологии. Фактически у каждого пациента свой особенный случай, свой набор мутаций, поэтому основные надежды возлагаются именно на персональный подбор лекарств для каждого пациента. Подобная диагностика требует обработки огромного объема генетических данных.

Самые различные технологии, включая специализированный софт, медицинские приборы, гаджеты и т.д., обеспечивают эффективное лечение и диагностику онкологических заболеваний, а также позволяют сделать процесс лечения как можно более комфортным.

Искусственный интеллект

Алгоритмы искусственного интеллекта существенно расширяют возможности анализа данных в самых разных областях — от астрофизики до маркетинга. Медицина, конечно же, не исключение. Обработка больших данных (big data) с помощью подобных алгоритмов дает совершенно новый инструментарий исследователям и медикам. Для того чтобы выявить повреждения генов, у пациентов берут пробы тканей и анализируют геном (совокупность генов) и протеом (совокупность белков). Это огромное количество информации, в которой просто невозможно разобраться в ручном режиме. Благодаря таким технологиям, как нейронные сети, можно выявить паттерны, соответствующие патологии.

Такие технологии существенно повышают точность анализа: болезнь можно выявить на более ранних стадиях, а значит, и шансы на успешное лечение выше. Кроме того, снижается вероятность врачебной ошибки или негативного воздействия человеческого фактора: какие-то малозаметные признаки патологии даже опытный врач может пропустить.

Один из примеров успешного внедрения ИИ в области онкодиагностики — алгоритм Zebra. Программа способна выявить у пациентов один из самых распространенных видов рака — рак груди — с вероятностью 92%, тогда как профессиональные онкологи могут гарантировать только 82% точности.

Похожие программные продукты появляются и для диагностики других видов рака. Например, для лечения меланомы используют нейронные сети, обученные на 100 тысячах фотографий ткани с патологией. Алгоритм работает по принципу компьютерного зрения и, как и Zebra, обгоняет медиков в точности диагностики.

AI-системы помогают не только в определении заболевания, но и, например, могут составлять оптимальный план лечения.

VR

Технология VR тоже находит применение в лечении рака. Один из вспомогательных инструментов в лечении детской онкологии — VR-тренажер Tommy поддерживает эмоциональное состояние пациентов, что благотворно сказывается на результатах терапии.

Интернет вещей

В скором времени помогать пациентам будет не только современный софт, но и умные гаджеты. Новые разработки помогут проводить первичную диагностику без врача. Дешевизна и скорость автоматической проверки здоровья, а также отсутствие психологического блока должны совершить революцию в сфере здравоохранения, уверены многие специалисты.

Среди разработок, которые вскоре могут появиться на рынке, стоит выделить следующие.

Бюстгальтер iTBra от Cisco, который способен диагностировать рак груди, измеряя температуру. Для диагностики заболевания женщине достаточно надеть его на несколько часов раз в месяц.

Другой портативный гаджет для диагностики — Owlstone. Он анализирует химический состав выдыхаемого человеком воздуха и может определить развитие рака легких.

Еще одна интересная идея — временная татуировка для определения состава кальция в крови. Немецкие ученые, работающие над технологией, уверены, что подобная проба поможет вовремя определить признаки онкологии в организме.

Конечно же, гаджеты не будут полностью заменять врача. Их главная задача — выявить проблему как можно раньше, чтобы можно было провести эффективное лечение.

Генная терапия

Основные методы, которые сегодня применяют при лечении онкологических заболеваний, направлены на физическое уничтожение опухоли — хирургически или с помощью лучевой терапии. Также применяют химиотерапию — уничтожение раковых клеток с помощью химических препаратов.

Обычно лечение наносит сильный удар по всему организму, ведь в случае рака причина болезни не во внешнем патогене, а в собственных клетках организма, которые стали бесконтрольно расти и делиться. Чем точнее лекарства воздействуют именно на такие поломанные клетки, тем эффективнее лечение и меньше урон организму в целом.

Генно-инженерные методы позволяют воздействовать на опухоль максимально точно. Во многих видах генной терапии используют собственные иммунные Т-клетки человека, которые изменяют на генетическом уровне, добавляя способность распознавать раковые клетки, и вводят обратно в организм. Эти иммунные клетки начинают охотиться на злокачественные клетки, и таким образом организм избавляется от рака с помощью естественных биохимических механизмов. Такая терапия позволяет добиться наибольшей точности и наносит минимум вреда здоровым клеткам. Однако пока что есть и существенные минусы.

Во-первых, подобные технологии стоят очень дорого: даже один курс лечения может обойтись в несколько сотен тысяч долларов. Кроме того, такая терапия разработана лишь для определенных видов рака, в которых распознать опухолевые клетки достаточно легко. Многие виды онкологии настолько сложны в биохимическом плане, что научить иммунные клетки распознавать их пока что не удается.

Однако сотни подобных терапий сегодня проходят лабораторные испытания, так что со временем все больше видов рака будет подвергаться генной терапии.

Другие проблемы

Кроме трудностей, связанных непосредственно с лечением, многие пациенты сталкиваются и с психологическими проблемами. Терапия занимает большую часть времени. Кроме того, многие виды химиотерапии приводят к выпадению волос, что также крайне некомфортно для многих пациентов.

Для решения последней проблемы шведский стартап Dignitana выпустил специальный шлем DigniCap. Устройство охлаждает голову во время процедур, что позволяет существенно уменьшить выпадение волос.

Лечение рака в будущем

Современные технологии позволяют справиться с некоторыми видами рака полностью и замедлить протекание других видов онкологии. Анализ больших данных, искусственный интеллект и развитие генной инженерии в ближайшие годы позволят медикам спасать все больше и больше жизней. Сможет ли человечество когда-нибудь полностью победить рак, сказать трудно. Однако уже сейчас можно себе представить, в каком направлении будут двигаться медицина и наука для решения этой проблемы.

Основной тренд — это, конечно, генная терапия. Эффективнее всего оказывается использовать тот совершенный инструментарий, который создала природа. Благодаря новым, более точным приборам можно будет быстро и максимально полно анализировать материалы, полученные с помощью биопсии. Алгоритмы нейронных сетей также будут все более точно определять патологию. Развитие генной инженерии позволит тонко настраивать иммунные клетки, чтобы они точно распознавали и уничтожали опухолевые клетки.

Еще одна важная область, в которой в ближайшие десятилетия стоит ожидать огромного количества инноваций и продуктов самого разного направления, — персональное здравоохранение с помощью самых различных гаджетов. В эту область вкладываются самые передовые IT-компании, включая Apple, Samsung, Microsoft, которые создают свои системы мониторинга здоровья. Глава Apple Тим Кук вообще уверен, что здравоохранение станет в ближайшие годы одним из главных приоритетов компании.

Один из главных факторов, сдерживающих массовое внедрение уже существующих технологий лечения, — это их дороговизна. С развитием как самих технологий, так и рынка потребления персональных медицинских услуг борьба с онкологическими заболеваниями будет становиться все более доступной. В частности, вливание огромных частных капиталов технологических корпораций также будет способствовать развитию медицинских технологий и услуг.