Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Иммунные машины могут быть разработаны для использования в кровеносных сосудах или пищеварительном тракте (ополаскиватель для рта, описанный выше, использовал эти способности для выслеживания вредных бактерий). Они могут плавать и циркулировать, как это делают антибиотики, при поиске объектов для нейтрализации. Чтобы избежать атаки белых кровяных телец организма, иммунные машины должны отображать на своих поверхностях стандартные молекулы, которые организм распознает как свои и которым доверяет, — как сотрудника полиции в знакомой форме.

Когда вредные бактерии идентифицированы, их можно проколоть, выпуская содержимое и лишая его возможности эффективно действовать. Если известно, что содержимое само по себе опасно, иммунная машина могла бы удерживать его достаточно долго, чтобы полностью ликвидировать.

Как иммунные машины узнают, что пора заканчивать работу? Если профессионально подготовленный врач уверен, что лечение должно продолжаться, скажем, целый день, следует использовать устройства, которые ликвидируются через двадцать четыре часа. Если необходимое для лечения время нельзя точно установить, врач может отслеживать прогресс выздоровления и останавливать действие иммунных машин по своему усмотрению, посылая определенную молекулу — возможно, аспирин или что-то еще более безопасное — в качестве сигнала о прекращении работы. После чего устройства будут выведены из организма вместе с другими отходами.

В большинстве частей тела здоровые кровеносные сосуды и капилляры, проходят на расстоянии нескольких диаметров клеток от тканей тела. Некоторые лейкоциты могут покинуть эти сосуды и смешаться с соседними клетками. Иммунные машины и подобные устройства, будучи еще меньше, могли бы сделать то же самое. В некоторых тканях это произойдет легко, в некоторых сложнее, но при тщательном проектировании и тестировании, по существу, любая точка тела должна стать доступной для заживления.

Простая борьба с бактериями в кровеносных сосудах станет серьезным шагом вперед, сократив их численность и препятствуя их распространению. Однако передвижные медицинские наномашины смогут выследить чужеродные тела по всему телу и полностью их уничтожить.

Рак является ярким примером. Иммунная система отождествляет и устраняет большинство потенциальных видов рака, но некоторые пропускает. Врачи могут распознавать раковые клетки по их внешнему виду и по молекулярным маркерам, но не всегда могут удалить их все путем хирургического вмешательства и часто не могут обнаружить оставленный ими яд. Иммунные машины, однако, без труда идентифицируют раковые клетки и в конечном итоге смогут выследить их и уничтожить, где бы они ни росли. Уничтожение каждой раковой клетки излечит рак.

Бактерии, простейшие, черви и другие паразиты имеют еще более очевидные молекулярные маркеры. После идентификации они могут быть уничтожены, избавляя организм от болезней, которые они вызывают. Таким образом, иммунные машины могут бороться с туберкулезом, фарингитом, проказой, малярией, амебной дизентерией, сонной болезнью, речной слепотой, анкилостомозом, простудой, кандидозом, лихорадкой долины Рифт, устойчивыми к антибиотикам бактериями и даже спортивными травмами. Все они вызваны вторжением клеток или более крупных организмов (таких как черви). По оценкам работников здравоохранения распространенными в странах третьего мира паразитарными болезнями страдают более одного миллиарда человек. Для многих из этих болезней не существует удовлетворительного лекарственного лечения. Однако, в конечном итоге, все эти угрозы здоровью человека могут быть устранены с помощью достаточно продвинутой формы наномедицины.

Уничтожение чужеродных организмов будет полезно, но травмы и поврежденные ткани создают другие проблемы. По-настоящему передовая медицина сможет наращивать и перестраивать ткани. Здесь медицинские наноустройства могут стимулировать и направлять собственные механизмы построения и восстановления организма для восстановления здоровых тканей.

Что такое здоровая ткань? Она состоит из нормальных клеток нормальной формы, объединенных в нормальную структуру, с нормальными связями с окружающими тканями. Хирурги сегодня (с их огромными, грубыми инструментами) могут решить некоторые проблемы на уровне тканей. Рана нарушает здоровые связи между двумя разными кусочками ткани, и хирургические клеи и швы могут частично решить эту проблему, удерживая ткани в положении, способствующем заживлению. Аналогичным образом, операция по шунтированию коронарной артерии приводит к более здоровой общей конфигурации тканей, обеспечивающей подачу крови к сердечной мышце. Хирурги режут и сшивают, чтобы излечить раны как можно лучше, при этом они должны полагаться на ткань.

Исцеление устанавливает здоровые связи на самом маленьком масштабе. Клетки должны делиться, расти, мигрировать и заполнять пробелы. Они должны реорганизоваться, чтобы сформировать правильно связанные сети мелких кровеносных сосудов. И клетки должны поставлять материалы для формирования структурного межклеточного матрикса — коллагена для обеспечения правильной формы и прочности мышц или минеральных веществ для обеспечения жесткости костей. Вместо этого они часто образуют нежелательные рубцы, мешая правильному заживлению.

При наличии достаточных знаний о том, как эти процессы работают (наноинструменты могут помочь собрать эти знания), и при наличии достаточно хорошего программного обеспечения для управления процессом — а это более сложная задача — медицинские наномашины смогут управлять процессом заживления. Проблема в том, чтобы направлять движение и поведение толпы активных, живых клеток — процесс, который можно назвать управлением «клеточным стадом».

Клетки реагируют на множество сигналов из окружающей среды: на химикаты во внутренних жидкостях, на сигналы молекул соседних клеток и на механические силы, действующие на них. Устройства для управления «клеточным стадом» будут использовать эти сигналы для стимулирования деления клеток там, где это необходимо, и для предотвращения деления там, где его не должно быть. Они должны подталкивать клетки, чтобы побудить их перемещаться в нужных направлениях, или просто соберут и двинут вперед, чтобы доставить при необходимости в нужное место, побуждая их прижаться надлежащим образом к своими соседями. Наконец, они будут стимулировать клетки окружать себя соответствующими материалами межклеточного матрикса. Или — как владелец маленькой собаки, который в холодный день одевает ее в шерстяную одежду — они будут самостоятельно строить необходимые окружающие структуры для клеток на новом месте.