Эрик Тополь - Будущее медицины: Ваше здоровье в ваших руках

Смартфоны для анализа или секвенирования ДНК незаменимы в некоторых методиках компаний Genia, Biomeme и QuantuMDx 27. Их возможности позволяют сделать, например, анализ на месте с целью определения взаимодействия лекарств, назначенных пациенту, или быстрое секвенирование патогена с целью определения причины и оптимального лечения инфекции или для фактического секвенирования участка генома. Маленькое мобильное устройство для этих целей описано как «децентрализованный универсальный диагностический инструмент» 27, который может легко связать с облачным хранилищем данных для интерпретации результатов.

Вот частичная сводка некоторых поразительно разнообразных анализов из серии «лаборатория на чипе», которые уже интегрированы или вскоре будут интегрированы в смартфон. Анализ крови включает сахар, гемоглобин, калий, холестерин, функцию почек, функцию печени, щитовидной железы, мозговой натрийуретический пептид (используется для отслеживания проблем с сердцем), токсины и различные патогены (включая малярийный, туберкулезный, денге, кишечный шистосом, сальмонеллу и ВИЧ с возможностью отслеживать лимфоциты СD4 +и CD8 +T и вирус саркомы Капоши) 28–38. При исследовании мочи список включает полный количественный анализ, белок (альбумин), человеческий хорионический гонадотропин (для мониторинга преэклампсии в случае осложненной беременности) и инфекции мочеиспускательного канала 39. При анализе слюны есть возможность определить штаммы вируса гриппа и стрептококковую ангину 23. Самое удивительное, пожалуй, это разнообразие проб, получаемых из дыхания, – соль молочной кислоты, алкоголь, сердечная недостаточность, наркотики (кокаин, марихуана, амфетамины) и даже некоторые виды рака 40.

Последнее может показаться странным, но известно, что собаки способны учуять рак 41–45. Кажется, впервые об этом заговорили в 1989 г., после того как журнал The Lancet рассказал о женщине, собака которой (помесь колли и добермана) постоянно нюхала родинку, что заставило женщину обратиться к медикам и привело к диагностированию меланомы 46. К 2004 г. независимо друг от друга разные источники сообщали о способности собак «диагностировать» рак легких по дыханию и рак мочевого пузыря по моче. Дальнейшие подтверждения эта информация получила в 2006 г., когда одна клиника в Северной Калифорнии провела сбор проб дыхания у 55 человек с диагностированным раком легких и у 83 здоровых людей в виде контрольной группы. Три лабрадора и две португальские водяные собаки подтвердили диагноз в 99 % случаев! Точно так же собаки смогли определить рак простаты через пробы мочи с точностью в 98 %. В Пенсильванском университете имеется Центр служебных собак, где голландские овчарки (хердеры) и немецкие овчарки продемонстрировали 90 %-ную точность в определении рака яичников 47–50. Собаки обладают поразительным обонянием, поскольку у них свыше 220 млн обонятельных рецепторных клеток, в четыре или пять раз больше, чем у людей, поэтому их способности к улавливанию разнообразных органических химических веществ, испускаемых опухолью, – таких как спирты, алкены и производные бензина – поразительны. На самом деле это означает, что обонятельные пути собаки представляют собой очень мощные «лаборатории на чипе»! Основываясь на этих исключительных собачьих способностях, многие компании, например Adamant Technologies, Nanobeak и Metabolomx, тестируют «электронный нос» смартфона для обнаружения рака через дыхание – не только рака легких, но также и рака яичников, печени, желудка, груди, колоректального рака и рака простаты 51, 52. Одна из разработок для диагностирования рака с помощью анализа дыхания была предложена Израильским технологическим институтом Технион в Хайфе, Израиль. В ней используется комплект из 40 золотых наночастиц в качестве электродов, которые присоединены к слою молекул известных органических соединений, служащих датчиками, и воздух, выдыхаемый человеком, генерирует пробу, которую анализирует программа. С помощью микроэлектроники, воспроизводящей острое обоняние, такие датчики смартфонов испытывают для количественного определения и других метаболитов, которые будут связаны с определенными болезнями, как, например, окись азота в случае астмы.

Работа лаборатории на чипе выходит за пределы смартфона, поскольку специальные пластыри с введенными подкожно микроиглами или электрохимические чипы, плотно прилегающие к коже, показали способность анализировать химические вещества, как, например, соль молочный кислоты в поте 53. Данные в режиме реального времени могут быть представлены через смартфон. Аналогично в настоящее время проверяется возможность беспроводной передачи и вывода на дисплей смартфона информации об уровне глюкозы в крови, используя контактные линзы, измеряющие уровень глюкозы в слезной жидкости.

Раздвигает границы лаборатории на чипе и группа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая использует 3D-принтер для того, чтобы сделать легкое по весу приложение к камере смартфона. Эта необычная камера может фотографировать один-единственный вирус, как, например, цитомегаловирус, размер которого всего лишь 150–300 нанометров (человеческий волос составляет порядка 100 000 нанометров) 31. Такой метод быстрого обнаружения патогена может рассматриваться как дополнение к стратегии секвенирования. Мы вернемся к этому ниже, в главе о «плоской Земле». Подобная «лаборатория на чипе» в смартфоне доставляет сложные лабораторные исследования куда угодно, даже в самые удаленные уголки, где бывают перебои с электричеством.

Однако есть некоторые проблемы: любые анализы должны быть технически подтверждены, чтобы знать, что данные точные; кроме того, они должны иметь пользу с точки зрения лечения пациентов (т. е. служить руководством к действию) и должны быть рентабельными. Хотя существуют поразительные и беспрецедентные возможности для измерения уникальных белков через смартфон, например свидетельствующих о черепно-мозговой травме или любом типе рака 54, есть много свидетельств и того, как выяснялось при серьезной оценке, что биомаркеры не сработали. Не из-за того, что в анализах не хватало точности, а из-за проблемы соответствия лабораторных анализов и клинических результатов. Стоит учитывать количество заявленных биомаркеров в сравнении с количеством биомаркеров, которые обычно используются в клиниках, – 150 000 к 10055. Это означает, что есть большая вероятность ложных заявлений или преждевременного толкования неподтвержденных лабораторий на чипе на коммерческом рынке.

Тем не менее мы теперь вступаем в эпоху полной демократизации лабораторных исследований. Цель Theranos – обеспечить удобную лабораторию в аптеке или магазине, на расстоянии не более пяти миль от каждого дома в США. Переход к лабораторным исследованиям на основе смартфонов, конечно, избавит от необходимости куда-то ходить. Это второй узловой пункт обходного пути: вначале лаборатория центра или больницы, затем аптека на углу. Во время интервью с мисс Холмс я спросил ее об этой следующей волне перемен, которая когда-нибудь произойдет; она ответила, что ее компания «очень старается идти в этом направлении» 9.