Технологии, которые изменят науку о жизни

Транзистор был изобретён в 1947 году. С тех пор вычислительная мощность устройств возрастала в геометрической прогрессии. Мы совершенствуем наши инструменты и создаём знания с беспрецедентной скоростью, но эта тенденция мало коснулась сферы здравоохранения. По крайней мере, пока.

Сейчас наступил тот самый «транзисторный момент» для человеческого тела. В ближайшие несколько десятилетий здравоохранение начнёт развиваться такими же стремительными темпами, как когда-то вычислительная мощность. Многие технологии трансформируют существующую медицину, и мы услышим удивительные истории спасения жизней.

В Google Ventures мы должны ускорить эту революцию в сфере здравоохранения. Мы с большим энтузиазмом относимся ко всем изменениям, происходящим в науке о жизни, но мы знаем, что они не будут происходить сами по себе. Для обеспечения столь же стремительного роста мы должны предоставить лучшим специалистам с этой области неограниченные ресурсы. Это того стоит: мы сможем предотвратить развитие многих болезней и избавить людей от страданий, чтобы они прожили долгую и счастливую жизнь.

Наша команда Life Science в Google Ventures с особым внимание рассматривает 3 тенденции. С их помощью мы собрали множество историй о своевременном применении технологий, новых методах лечения и противоречивых возможностях, которые пока находятся в стадии разработки. Следующие истории иллюстрируют 8 важных тенденций, из которых и складывается тот самый «транзисторный момент» в здравоохранении.

1. Искусственный интеллект в сфере здравоохранения
С момента завершения проекта «Геном человека» в 2003 году наука о жизни быстро стала наукой об информации. Понадобилось 15 лет и 2,7 миллиардов долларов, чтобы секвенировать первый геном. Теперь для этого вам потребуется несколько часов и 1000 долларов. Генетические данные стали гораздо более доступными для исследователей, и это открывает новые возможности для использования искусственного интеллекта в сфере здравоохранения.

В 2013 году в Сан-Франциско учёные использовали быстрое секвенирование генома для диагностирования редкого и смертельного заболевания у 14-летнего мальчика, это случилось как раз вовремя, чтобы начать лечение антибиотиками и спасти ему жизнь. Данный метод требует обработки данных с полным перебором (а не при помощи машинного интеллекта), но он помогает нам представить будущее: самообучающиеся системы, которые помогали бы нам диагностировать тысячи болезней.

За пределами здравоохранения искусственный интеллект развивается достаточно быстро. IBM Watson объединил все ингредиенты и вкусы для создания первой в мире компьютерной кулинарной книги. Это пример того, что многие называют искусственным интеллектом узкой специализации, и мы взаимодействуем с подобными системами каждый день (разговаривая с Siri или просматривая Google Maps). Ту же технологию можно применить и в сфере здравоохранения, например для анализа данных больных раком и применения более эффективных методов лечения.

По мере того, как продолжается рост вычислительной мощности, мы можем только представлять, как эти системы изменят здравоохранение. Но сочетание продвинутого искусственного интеллекта с доступом к данным больных создаст просто невероятные возможности.

2. Понимание мозга
Поскольку в некоторых частях света продолжительность жизни превышает 80 лет, люди вынуждены бороться с заболеваниями головного мозга. Для престарелых людей болезни Альцгеймера, Паркинсона и прочие становятся главным препятствием для повышения качества жизни. Страдают также те, у кого были черепно-мозговые травмы и повреждения спинного мозга. Если мы хотим улучшить качество и увеличить продолжительность нашей жизни, нам следует лучше понимать наш мозг.

На сегодняшний день мы не очень хорошо разбираемся в том, как же работает наш мозг. Однако, ситуация начинает меняться. Некоторые наиболее интересные возможности лежат в сфере соприкосновения искусственного интеллекта, информационных технологий и мозга. Поскольку компьютерный интеллект становится всё лучше, то что мы сможем делать, когда научимся взаимодействовать с нашим мозгом при помощи компьютера? Возможно, это звучит пугающе, но первичные доказательства свидетельствуют об обратном: взаимодействие мозга с машиной может оказаться полезным при лечении черепно-мозговых травм, повреждений спинного мозга и во многих других случаях.

3. Переосмысление антибиотиков
Открытие пенициллина Александром Флемингом в 1928 годы ознаменовало начало новой эры в медицине. С тех пор антибиотики спасли сотни миллионов жизней и стали частью основы современной системы здравоохранения. Антибиотики настолько распространены, что довольно часто их назначают в качестве превентивной меры ещё до постановки диагноза.

К сожаления, широкое применение антибиотиков привело к злоупотреблению. Вследствие этого появились смертельные бактерии, устойчивые к воздействию антибиотиков. Вы могли слышать о них в новостях. Они представляют собой серьёзную угрозу: в 2013 году более 20 тысяч человек умерли от бактериальных инфекций, устойчивым к антибиотикам.

Чтобы избежать возвращения к миру без антибиотиков, нам нужно сосредоточиться на двух основных изменениях. Во-первых, перестать чрезмерно использовать антибиотики. В 2014 году президент Обама подписал распоряжение об ограничении нецелесообразного использования антибиотиков в здравоохранении. Как инвесторы мы можем помочь, финансируя инновации в области диагностики заболеваний. Если врачи смогут быстрее ставить точные диагнозы, это поможет избежать назначения приёма антибиотиков «на всякий случай». Новая недорогая технология отбора проб и использование самообучающихся машин должны решить эту проблему.

Не пропусти Интересные факты про пуканье
Во-вторых, новое поколение антибиотиков. В сфере разработки новых антибиотиков произошёл застой — последний новый класс препаратов был открыт в 1987 году. Пока крупные фармакологические компании сосредоточили своё внимание на других областях, некоторые небольшие биотехнологические компании всё ещё работают над созданием антибиотиков. Однако по состоянию на февраль 2015 года в разработке находятся всего около 40 новых антибиотиков (по сравнению с 770 лекарствами от рака). Гораздо больше финансирования требуется на открытие и разработку нового поколения антибиотиков. Но исход нашей битвы с устойчивыми бактериями зависит именно от них.

4. Борьба с раком
Ошибки в репликации ДНК постоянно происходят в наших клетках. В некоторых случаях эти ошибки приводят к развитию рака, процессу, при котором клетки бесконтрольно самовоспроизводятся. Рак — это естественный феномен, но это не значит, что мы должны воспринимать его как что-то неотвратимое. Каждый год на исследование рака тратятся миллиарды долларов, но, чтобы победить рак, нам нужно ещё больше ресурсов, новые подходы к изучению, более тесное сотрудничество исследователей и применение новых технологий. Но лучших лекарством от рака станет предотвращение его возникновения.

Медицинские и научные сообщества делают большие успехи. За последние несколько лет мы стали гораздо лучше понимать рак. Помните, что геном человека впервые был секвенирован всего 12 лет назад. По-моему, это означает, что мы на пути к излечению.

Исследователи рака и врачи настроены оптимистично. Например, возьмём доктора Эрика Ландера, который руководил проектом «Геном человека» и работает в MIT и Гарварде. В интервью журналу «The Atlantic» он высказал своё мнение об исследовании генетического лечения рака:

«Если взглянуть на ситуацию с раком сейчас, то это просто потрясающе. Всего за полвека мы не только узнали что-то об этом заболевании, но и стали предлагать сначала элементарные, потом более сложные, а теперь уже комплексные решения проблемы. Если это займёт полвека или век, то это будет триумф. Если это поможет нашим внукам, то нам не за что будет извиняться».

Через 12 лет после первого секвенирования генома человека, мы уже составляем карту генных мутаций, вызывающих рак. Учёные из исследовательского института Broad Institute говорят, что им необходимо секвенировать около 100 тысяч образцов раковой ткани, чтобы выявить все мутации (под словом «все» понимают 98%) для 50 наиболее распространённых видов рака. Пока они проанализировали около 5 тысяч образцов — конечно, до завершения ещё далеко, но ситуация проясняется.

5. Генетическая репарация
Разработка техники изменения генов под названием CRISPR позволяет применить функция «Найти и заменить» для генома человека, животного, растения. И снова мы видим, как сближаются программное обеспечение и наука о жизни: CRISPR опирается на данные информационной науки, чтобы определить, какую часть гена нужно вырезать. Возможное применение этой техники безгранично, поэтому в борьбу вступают вопросы этики.
Результаты исследования CRISPR иногда больше похожи на научную фантастику. Например, команда из MIT вылечила мышь от редкой болезни печени, изменив мутировавший ген. Да и простая генетическая проверка, на что следует направлять действие лекарств, выглядит многообещающей. Результаты удивительны, но реальны. Это одна из самых захватывающих областей исследования науки о жизни.

6. Понимание микробиома
Микробиом — это экосистема из триллионов бактерий, живущих в и на нашем организме, количество которых в 10 раз превышает количество клеток человеческого организма. Мы только начинаем понимать значение и роль микробиома в нашем здоровье и развитии болезней.

Эти бактерии так важны для нашего здоровья, что иногда исследователи называют их «забытым органом». Ваш микробиом влияет на иммунную систему, инстинкты, аллергические реакции и многое другое. Масштабы его воздействия до сих пор неизвестны.

В отличие от нашего генома, который долгое время считался причиной возникновения заболеваний, микробиом постоянно изменяется. Исследование Мичиганского университета показало, что микробы здоровых людей изменяли своё состояние на протяжении всего исследования.

Уже сейчас исследование микробиома даёт поразительные результаты: от лечения смертельных инфекций при помощи фекальных трансплантаций до «перепрограммирования» бактерий для лечения рака. Первый успех означает, что бактериальная экосистема имеет огромное значение для здравоохранения.

7. Генерирование органов
По мере того как мы учимся управлять болезнями, а продолжительность нашей жизни увеличивается, мы сталкиваемся с фундаментальными ограничениями, связанными с возрастом наших клеток и органов. Множество смертей в реанимации случаются в результате почечной, печёночной или сердечной недостаточности, а трансплантация этих органов не считается эффективной из-за недоступности органов и высокой смертности от операций.

Поэтому я так заинтересован в выращивании 3D-клеток вне организма, 3D-печати органических тканей и генерировании органов. Одним из непосредственных применений является «печать» тканей для использования в разработке лекарственных препаратов. Это гораздо быстрее и дешевле, чем проведение тестирования на животных или искусственных моделях. Но в долгосрочной перспективе применение таких технологий практически безгранично: выращивание новых органов для больных и пожилых пациентов, новой кожи для пострадавших от ожогов и т.д.

8. Стволовые клетки
Наконец, нас интересуют исследования стволовых клеток, которые представляют удивительные возможности для здравоохранения. Стволовые клетки являются регенеративными двигателями нашего тела. Когда мы стареем, заболеваем или получаем травму, именно они восстанавливают и лечат наши органы.

Стволовые клетки наиболее эффективны в молодом возрасте, со временем они теряют свою способность к восстановлению. Например, когда ребёнок падает и обдирает колено, его рана чаще всего быстро заживает и не оставляет шрамов. А у взрослого в такой же ситуации шрам останется на всю жизнь. Есть и ещё более интересные примеры у других видов: благодаря стволовым клеткам тритон может отращивать целые новые конечности.

А что, если мы могли бы поддерживать регенеративную способность стволовых клеток и в зрелом возрасте? Что, если бы мы могли расширить функциональность наших стволовых клеток как у тритона?

Некоторые наиболее перспективные исследования включают в себя новые подходы к генерации стволовых клеток и возможности для перепрограммирования существующих клеток для регенерации. Как геномика, микробиом и прочие, стволовые клетки предлагают почти неограниченные возможности для инновации здравоохранения.

Сосредоточимся на главном
Эти восемь тенденций могут привести ко множеству потенциальных последствий, но нам нужно больше работать, что превратить их потенциал в реальные улучшения здравоохранения, качества жизни и её продолжительности.

Мы тратим на это недостаточно денег. Как инвестор Google Ventures обязаны инвестировать в создание важных вещей, поэтому мы так заинтересованы в науке о жизни. Но многие из этих тенденций требуют значительных вложений, которые выходят далеко за рамки венчурного капитала. Наша команда воодушевлена работой Национальных институтов здоровья, исследовательских институтов и частных организаций по всему миру.

Как общество мы можем и должны поддерживать революцию в области здравоохранения путём финансирования этих тенденций. Для этого мы должны не только уделять первоочередное внимание науке о жизни, но и признавать неопределённый характер революционных исследований. И вновь процитируем доктора Эрика Ландера:

«Если вы не готовы тратить деньги на вещи, которые могут не сработать, то, возможно, вы сделаете ничего революционного. Потому что за каждой успешной революционной идеей стоит не менее пяти провальных. Никто не знает, как заранее определить, какой окажется та или иная идея».

Распространение как обязанность
«Будущее уже здесь, просто оно пока не равномерно распространено,»- Уильям Гибсон.
За пределами науки и финансирования нам нужно сосредоточиться на распространении, если мы хотим, чтобы здравоохранение использовало свой потенциал. Об инновациях мы читаем в заголовках статей, но их распространение не менее важно. Эти технологии не принесут пользу, если будут доступны только состоятельным пациентам.

Распространение и доступ к новым технологиям не происходят сами по себе. Доказательством может служить продолжительность жизни в США и Западной Африке. В начале XX века американцы в США доживали примерно до 50 лет, сегодня эта цифра увеличилась до 80. В Западной Африке на сегодняшний день средняя продолжительность жизни составляет 45 лет. Разница между США и Африкой — около 35 лет. Даже если инновации прекратятся, мы можем существенно увеличить продолжительность жизни в Западной Африке и других частях света, просто поделившись с ними существующими технологиями. Поэтому так важно распространение.

Мы верим, что несём ответственность не только за поддержку и финансирование инноваций в науке о жизни, но и в их распространении. И эта обязанность появилась вместе с доступом к быстро развивающимся здравоохранению и технологиям. Если эти тенденции продолжат развиваться, а здравоохранение сделает большой шаг вперёд, то наша обязанность по распространению знаний станет ещё более необходимой. Доступ к качественной медицинской помощи не менее важен и ценен, чем доступ к чистой воде и пище.

У нас есть возможность создать будущее с качественной медицинской помощью для всех, если мы к этому готовы. Именно поэтому мы заинтересованы в науке о жизни и вкладываем деньги Google Ventures в её развитие, чтобы новые технологии появились на рынке и стали доступны по всему миру. У нас есть целая команда врачей, докторов наук, дизайнеров и программистов, которые работают над решением этих проблем. Мы призываем инвесторов, предпринимателей и исследователей присоединяться к нам.