Основной повесткой 2021 года была, конечно же, драматичная история противостояния быстро мутирующего коронавируса и вакцин, но помимо этого в мире медицины происходило множество других важнейших событий, способных полностью изменить подход к профилактике и лечению самых разных болезней.
Проект Здоровье Mail.ru подготовил обзор некоторых медицинских открытий и достижений, которыми запомнится 2021 год, но для начала предлагает вкратце вспомнить, с чего год начался и чем заканчивается.
1. Вакцины, варианты и проблемы
2021 год начался с огромных надежд, которые возлагались на массовую вакцинацию населения, с помощью чего рассчитывали остановить пандемию. В результате так называемой «гонки вакцин», когда в 2020 году, с самого начала пандемии, ученые из разных стран мира буквально наперегонки разрабатывали препараты, способные запускать выработку иммунной защиты от коронавируса, к началу 2021 года в распоряжении человечества уже было несколько эффективных вакцин. Причем часть из них — мРНК-вакцины производства Pfizer/BioNTech и Moderna — основаны на новой, ранее не использовавшейся технологии. Сам факт, что ученым удалось за такой короткий срок, менее чем за год, создать так много вакцин, не имеет прецедентов в истории и может считаться настоящим триумфом науки.
Если в конце 2020 года массовая вакцинация только началась, то спустя год, согласно статистике, которую приводит журнал Nature, во всем мире одну или две дозы какой-либо противокоронавирусной вакцины получили почти четыре с половиной миллиарда человек, что составляет 56% населения планеты. Основная доля приходится на восемь вакцин, включая, помимо Pfizer/BioNTech и Moderna, препараты AstraZeneca, Johnson& Johnson, китайские CoronaVac и Sinopharm, индийский Bharat Biotech и российский Sputnik V. Всего к концу 2021 года в мире существует уже 23 одобренные к применению вакцины от коронавируса, и еще сотни находятся в разработке.
Эффективность вакцинации впечатляет — по приблизительным оценкам, благодаря быстрой разработке и внедрению вакцин только в США и Европе удалось спасти по меньшей мере 750 тысяч жизней. В странах с высоким уровнем вакцинации населения даже при всплеске заражений уровень смертности и нагрузка на систему здравоохранения остаются сравнительно низкими. Это говорит о том, что вакцины защищают от главной угрозы — тяжелого ковида.
Правда, не все так просто и гладко. Если в конце 2020 — начале 2021 года всем казалось, что победа над вирусом близка, то спустя год ситуация воспринимается отнюдь не так радужно. За год определились три основные проблемы, отодвигающие завершение пандемии в неопределенное будущее.
Во-первых, это «вакцинное неравенство» — неравномерное распределение вакцин по планете.
Если в богатых, развитых странах мира в среднем одну дозу вакцины получило 83% взрослого населения, то в бедных странах этот показатель составляет лишь 21%. Чем больше людей на планете лишены иммунной защиты от вируса, тем больше у него возможностей для распространения.
Вторая проблема — наличие практически во всех странах мира солидной прослойки так называемых антипрививочников, или «антиваксеров», то есть людей, по разным соображениям просто отказывающихся вакцинироваться. Властям, стремящимся привить как можно больше граждан, приходится прибегать к жестким мерам. Поэтому 2021 год стал годом демонстраций и протестов «антиваксеров», годом QR-кодов и ковид-паспортов, годом слухов о поголовной обязательной вакцинации и так далее.
И, наконец, самая главная проблема состоит в том, что вирус не стоит на месте, он постоянно мутирует, учась уходить от иммунной защиты, чему способствует все еще очень большой процент непривитого населения Земли. И это заставляет и ученых, и представителей властей, и население волноваться о том, как долго сохранится эффективность вакцин.
13 самых опасных коронавирусных мест:
1.1. От альфы до омикрона
2021 год можно назвать не только «годом вакцин», но и «годом вариантов». В конце 2020-го и начале 2021-го в Великобритании, Южной Африке и Бразилии были выделены три новых варианта вируса SARS-CoV-2, которые распространялись быстрее, чем другие циркулирующие штаммы. Поначалу эти варианты называли по территории, где они впервые были обнаружены, «британским», «южноафриканским» и «бразильским». Но затем Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) приняла решение присваивать вариантам, вызывающим обеспокоенность из-за своих особо опасных свойств, наименования по первым буквам греческого алфавита, и первыми в этом списке стали варианты альфа, бета и гамма.
Затем список стал стремительно расширяться. Уже в феврале Индию захлестнула волна ковида, вызванного высокозаразным штаммом дельта. Очень быстро этот вариант захватил планету – уже к лету дельта доминирует практически во всех странах мира. Но на этом коронавирус не остановился. Он продолжает мутировать, успешно «продвигаясь» к концу греческого алфавита. Но до поры до времени новые варианты не могли тягаться с дельтой по степени заразности, а вакцины все еще работали.
Однако в конце ноября мир охватила настоящая паника: в Южной Африке выявили новый вариант вируса с огромным числом мутаций, получивший название омикрон, который с невиданной до той поры скоростью начал распространяться по планете. И у ученых есть основания полагать, что омикрон способен свести все успехи вакцинации на нет.
1.2. На распутье
Предварительные результаты первых исследований чрезвычайно неутешительны: они свидетельствуют, что омикрон умеет успешно уходить от атаки антител, выработавшихся и после прививки, и после перенесенной инфекции, что косвенно подтверждается настоящей цунами заражений, наблюдающейся в декабре в Великобритании, стране с одним из самых высоких уровней вакцинации населения в мире. Однако данных об омикроне пока слишком мало, в первую очередь пока неясно, способен ли этот вариант приводить к росту случаев тяжелого ковида. Есть сведения о том, что омикрон вызывает более легкое заболевание, чем дельта, но они пока не подтверждены.
Тем временем на фоне данных о том, что бустерная (третья) доза вакцины восстанавливает уровень защиты от омикрона, резко падающий в случае двух доз (об этом заявили в Pfizer/BioNTech), власти некоторых стран срочно начали прививать население третьей дозой.
Но насколько такая мера оправдана, единого мнения у специалистов нет. Часть из них считает, что необходимо срочно начать «подстройку» уже существующих вакцин под омикрон (и есть сообщения, что такая работа уже ведется), а кто-то полагает, что необходимо сосредоточиться на разработке универсальной антикоронавирусной вакцины, которая будет защищать от всех будущих штаммов-мутантов SARS-CoV-2, а также от других коронавирусов, которые потенциально могут представлять угрозу для человечества.
Таким образом, можно констатировать, что к концу декабря 2021 года мир оказался в ситуации еще большей неопределенности, чем год назад, и умеренный оптимизм сменился пока еще умеренным пессимизмом, поскольку шансы покончить с пандемией в 2022 году невысоки.
2. Некоторые важнейшие открытия и достижения 2021 года в сфере медицины
2.1. Искусственный интеллект научился предсказывать структуру белков
Это достижение — «прорыв» года по версии журнала Science, одного из двух самых престижных научных журналов в мире (второй — Nature). Причем это событие было выбрано как редакцией журнала, так и его читателями в результате онлайн-голосования.
Белки — «рабочие лошадки» биологии вообще, и человеческой в частности. Благодаря им сокращаются наши мускулы, пища превращается в энергию, кровь переносит молекулы кислорода, организм борется с микробами и так далее. Несмотря на разницу в функциях, все белки имеют одинаковую базовую структуру — цепочку из 20 аминокислот, последовательность которых закодирована в ДНК. Однако затем рибосомы, клеточные «фабрики», занимающиеся биосинтезом белков, складывают каждую такую линейную аминокислотную цепочку в уникальную, невероятно сложную трехмерную структуру. От этой структуры, определяющей, как белок взаимодействует с другими молекулами, зависит его роль в клетке. А количество таких потенциальных структур может быть бесконечным.
Возможность предсказывать просто по последовательности аминокислот, какой будет трехмерная структура любого белка, которых в человеческом организме сотни тысяч, — не только переворот в биологии, это открывает новые возможности для разработки лекарств и лечения множества болезней.
Работа по созданию компьютерных программ, способных прогнозировать, как именно будет свернут тот или иной белок, ведется с 1970-х годов. К 2018 году компанией DeepMind была разработана программа AlphaFold, которая научилась предсказывать структуры белков с помощью алгоритмов машинного обучения. Далее искусственный интеллект начал быстро делать все большие успехи. В середине июля 2021 года программа RoseTTAFold расшифровала структуры сотен белков, на которые воздействуют распространенные лекарства. А неделей позже ученые из DeepMind сообщили, что то же самое было сделано для 350 тысяч белков, что составляет 44% от всех белков, присутствующих в человеческом организме.
Следующий шаг — способность определять, как эти белки взаимодействуют, и RoseTTAFold уже успешно справляется с этой задачей.
Мало того, ученые всего мира начали активно использовать искусственный интеллект в своих исследованиях. Например, исследователи, изучающие вирус SARS-CoV-2, используют программу AlphaFold2 для моделирования эффекта, получающегося в результате мутаций спайк-белка варианта омикрон.
Мутации изменили структуру белка, что, возможно, приводит к утрате антителами способности прикрепляться к нему и нейтрализовывать вирус.
2.2. Антиковидные таблетки
Осенью 2021 года сразу два американских фармгиганта, Merck и Pfizer, сообщили об очень многообещающих результатах клинических испытаний разработанных ими антикоронавирусных препаратов. Оба лекарства выпущены в виде таблеток, что позволяет лечиться дома. Не исключено, что возможность спастись от тяжелой формы инфекции, просто приняв в начальной стадии болезни пилюлю, откроет новую главу в борьбе с пандемией.
Речь идет о препаратах молнупиравир и ритонавир («Паксловид»). Первый из них, как утверждают разработчики, будучи принятым в первые дни после появления симптомов ковида, снижает риск госпитализации и смерти у невакцинированных людей из группы риска на 30% (сначала речь шла о 50%). А если в первые три дня после появления симптомов принять детище Pfizer, ритонавир, то риск госпитализации и смерти будет снижен на 89%. Применение молнупиравира в ноябре одобрили в Великобритании и частично в США. Ожидается, что «Паксловид» тоже вскоре пройдет эту процедуру.
При этом ученые предупреждают, что эти препараты ни в коем случае не подменяют собой вакцинацию, которая остается лучшим методом защиты от инфекции. Кроме того, по поводу молнупиравира и ритонавира остается много вопросов. Например, пока неясно, снижают ли эти лекарства распространение вируса инфицированными людьми, и каковы побочные эффекты от их приема.
15 фактов о коронавирусе:
2.3. Искусственные антитела против вирусных заболеваний
Созданные в лаборатории моноклональные антитела уже позволили революционизировать лечение аутоиммунных заболеваний и некоторых видов рака, однако до сих пор их применение для лечения инфекций было ограничено. Моноклональные антитела — это антитела, вырабатываемые в отношении патогенов иммунными клетками, произошедшими из одной клетки-предшественницы. Чтобы создать искусственные моноклональные антитела, ученые выделяют наиболее мощные из них, выработавшиеся у лабораторных животных или у человека, и затем воспроизводят огромное число их копий.
Современные технологии позволили ученым далеко продвинуться в создании таких антител, которые показывают очень многообещающие результаты при вирусных инфекциях.
Так, уже разработаны антикоронавирусные моноклональные антитела, которые разрешены к ограниченному применению в США, а также антитела против вирусов гриппа, Зика и цитомегаловируса. Большие надежды возлагаются на применение моноклональных антител к респираторно-синтициальному вирусу, который особенно опасен для младенцев.
Пока такой метод терапии очень дорог, кроме того, для введения моноклональных антител в организм требуется капельница. Но с появлением все большего числа мощных искусственных антител цены начнут падать, а капельницы со временем будут заменены инъекциями, поэтому в будущем этот метод станет стандартом при борьбе с инфекционными и другими болезнями.
2.4. Технология редактирования генома CRISPR «починила» гены прямо внутри тела.
Впервые метод геномного редактирования CRISPR был применен в клинической практике в 2020 году, когда с его помощью удалось вылечить пациентов с двумя наследственными заболеваниями крови, серповидноклеточной анемией и бета-талассемией. Правда, все произошло «в пробирке» — ученые выделили из крови пациентов дефектные стволовые клетки, отредактировали в них гены с помощью «генетических ножниц», а затем снова вернули клетки в организм. В 2021 году исследователи продвинулись на шаг дальше, починив «сломанные» гены прямо внутри тела пациентов.
В ходе клинического исследования, результаты которого были опубликованы в The New England Journal of Medicine, ученые ввели шести пациентам с транстиретиновым амилоидозом — неизлечимым наследственным заболеванием, при котором из-за мутации гена TTR в тканях организма накапливается аномальный белок транстиретин, — крошечные жировые шарики, содержащие внутри инструкции для сборки белка, способного отредактировать дефектный ген. Когда шарики попали в печень, в ее клетках синтезировался нужный белок, который «починил» ген TTR. Спустя четыре недели средний уровень транстиретина в крови пациентов упал на 52–87 процентов.
В ходе другого исследования ученые ввели безвредный вирус, содержащий «генетические ножницы», в глаза шести пациентов с неизлечимым наследственным офтальмологическим заболеванием, с тем чтобы исправить мутантный ген. Спустя несколько месяцев у двоих почти полностью слепых пациентов появилась способность видеть свет, а еще один смог ориентироваться при неярком освещении.
Пока это еще очень ранние, предварительные результаты, однако они дают надежду на появление в будущем эффективных методов лечения генетических заболеваний.
Читайте также:
Смотрите наши видео:
