Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Иногда восстановительные функции начинают выполняться, когда в этом нет необходимости из-за отсутствующего или дефектного генетического кода. При гемофилии кровотечение не прекращается из-за того, что потеряна способность свертывать кровь. Мышечная ткань нарушается у одного из 3300 мужчин при мышечной дистрофии, при которой мышцы постепенно замещаются рубцовой тканью и жиром; молекулы «дистрофин» не существует. Серповидная клеточная анемия возникает из-за излишнего количества молекул гемоглобина.

Параплегики и квадриплегики знают, что некоторые части тела плохо заживают. Повреждение спинного мозга — очень серьезный случай, к тому же в результате многих несчастных случаев неправильно срастаются ткани и появляются рубцы. Но если ткани восстановятся удачно, травма не будет источником постоянных болей.

Нападение на тело извне превращают его в поле битвы, где агрессоры иногда одерживают верх. Паразитические черви и простейшие, грибы, бактерии и вирусы, различные виды захватчиков научились жить, проникая в организм, и с помощью своих молекулярных механизмов используют строительные блоки организма для своего роста. Чтобы противостоять этим попыткам, тело мобилизует защитные механизмы иммунной системы — армаду своих собственных молекулярных машин. Белые кровяные тельца, похожие на амебы, патрулируют кровеносную систему и проникают в ткани между другими клетками в поисках паразитов.

Как иммунная система отличает сотни видов клеток, которые должны быть в организме, от вторгающихся клеток и вирусов, которых там не должно быть? Это центральный вопрос комплексной науки иммунологии. Ответ, пока еще только частично понятый, предполагает сложное взаимодействие молекул, с помощью которого распознаются чужие молекулы, отличая их по форме. К ним относятся свободно плавающие антитела, которые немного похожи на неуклюжие управляемые ракеты. А также подобные им молекулы, расположенные на поверхности белых кровяных телец и других клеток иммунной системы, что позволяет им распознавать чужеродные объекты при контакте.

Эта система делает нашу жизнь возможной, защищая тело от судьбы куска мяса, оставленного при комнатной температуре. Тем не менее, в двух случаях она нас подводит.

Во-первых, иммунная система не противодействует абсолютно всем захватчикам или не всегда реагирует адекватно. У малярии, туберкулеза, герпеса и СПИДа есть свои стратегии уклонения от уничтожения. Рак — это особый случай, когда захватчики представляют собой измененные клетки самого тела, иногда успешно маскирующиеся под здоровые и избегающие таким образом обнаружения.

Во-вторых, иммунная система иногда остро реагирует, когда в этом нет необходимости, нападая на клетки, которые следует оставить в покое. Определенные виды артрита, а также волчанка и ревматическая лихорадка, вызваны этой ошибкой. Таким образом, иммунная система часто выходит из строя, вызывая страдания и смерть, атакуя клетки, без особой необходимости, и не атакуя, когда должна.

Когда тело с ошибками работает, растет и борется, мы обращаемся к медицине для диагностики и лечения. Современные методы, тем не менее, имеют очевидные недостатки.

Диагностические процедуры варьируются в широких пределах: от опроса пациента, изучения рентгеновских снимков, исследовательской хирургии и микроскопического и химического анализа материалов организма. Врачи могут диагностировать многие болезни, но некоторые остаются для них загадкой. Однако диагноз не означает, что врачи понимают, что происходит с телом: они могли диагностировать инфекции до того, как узнали о микробах, и сегодня способны диагностировать многие синдромы, вызванные неизвестными причинами. После многих лет экспериментов и многочисленных смертей людей они могут лечить даже то, чего не понимают — часто лекарство может помочь, хотя никто не знает, почему так происходит.

Хирургия — это способ лечения, связанный с прямым вмешательством в организм пациента, который осуществляется высококвалифицированными специалистами. Хирурги сшивают порванные ткани и кожу для заживления, вырезают раковые опухоли, очищают закупоренные артерии и даже устанавливают кардиостимуляторы и заменяют отказавшие органы. Однако хирургическое вмешательство может быть опасным: анестетики, инфекции, отторжение органов и пропущенные раковые клетки могут привести к смерти пациента. Хирургам не хватает контроля на молекулярном уровне. Тело функционирует с помощью молекулярных машин, большинство которых расположены внутри клеток. Хирурги не могут видеть ни молекулы, ни клетки, и не могут восстанавливать их.

Медикаментозная терапия воздействует на организм на молекулярном уровне. Некоторые методы лечения — например, инсулин для диабетиков — поставляют вещества, которых не хватает организму. Большинство — например, антибиотики — вводят вещества, которые человеческий организм не производит. Препарат состоит из маленьких молекул; в нашем симулированном молекулярном мире многие поместились бы в вашей ладони. Эти молекулы вводятся в организм (иногда даже в определенную область с помощью укола), где они попадают в кровь и перемещаются по тканям. По пути они обычно сталкиваются с другими молекулами всех видов, но прикрепляются и влияют только на молекулы определенных видов.

Антибиотики, например, пенициллин, являются избирательными ядами. Они прикрепляются к молекулярным машинам бактерий и подавляют их, борясь, таким образом с инфекцией. С вирусами справляться труднее, потому что они проще и имеют меньше уязвимых молекулярных машин. С червями, грибами и простейшими также бороться трудно, потому что их молекулярные машины очень похожи на те, что обнаруживаются в организме человека, и, следовательно, их сложнее избирательно подавить. Рак является самым сложным из всех. Злокачественные новообразования состоят из клеток человека, и попытки отравить раковые клетки обычно отравляют и самого пациента.

Молекулы других лекарств связываются с молекулами в организме человека и изменяют их поведение. Некоторые снижают секрецию желудочной кислоты, стимулируют почки или влияют на молекулярную динамику мозга. Разработка молекул лекарств для лечения конкретных болезней сегодня является растущей отраслью, где можно получить быструю выгоду, что должно стимулировать развитие молекулярной инженерии.

Современная медицина ограничена как своим пониманием, так и своими инструментами. Во многих отношениях это все еще больше искусство, чем наука. Марк Пирсон из «Du Pont» отмечает: «В некоторых областях медицина стала намного более научной, а в других — этого не произошло. Нам все еще не хватает того, что я считаю разумным научным уровнем. Многие люди не осознают этого, мы просто не знаем, как все работает. Это все равно, что иметь автомобиль, и надеяться, что, разобрав его на детали, мы поймем, как он работает. Мы знаем, что впереди установлен двигатель, и мы знаем, что он находится под капотом. Мы знаем, что он большой и тяжелый, но мы на самом деле не видим колец, которые позволяют поршням скользить в блоке. Мы даже не понимаем, что контролируемые взрывы ответственны за обеспечение энергией, которая приводит машину в движение».