Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Таким образом, сотрудничающие группы устройств для управления «клеточным стадом» могут направлять процесс заживления или восстановления структур тканей, обеспечивая, чтобы их клетки формировали здоровые структуры и здоровый матрикс и чтобы эти ткани не вступали в конфликт с окружающей средой. Там, где это необходимо, можно даже отрегулировать внутренности клетки, мы обсудим это позже.

С кожей можно проделать простые манипуляции, что может стать естественным пунктом для начала подобных операций на практике. Люди часто хотят иметь волосы там, где их нет, и голую кожу там, где у них растут волосы. Машины управления «клеточным стадом» могут перемещать или разрушать клетки волосяного фолликула, удаляя нежелательные волосы, или выращивать больше необходимых клеток и размещать их в нужный фолликул, где волосы желательны. Регулируя размер фолликула и свойства некоторых клеток, можно сделать волосы более грубыми, тонкими, прямыми или завитыми. Все эти изменения не вызовут боли, не потребуют токсичных химических вещества и не приведут к дурному запаху. Устройства для управления «клеточным стадом» могут проникать в живые слои кожи, удаляя нежелательные клетки, стимулируя рост новых клеток, сужая неестественно выступающие кровеносные сосуды, обеспечивая хорошую циркуляцию, направляя рост любых необходимых нормальных кровеносных сосудов и перемещая клетки и волокна, устраняя даже глубокие морщины.

С другой стороны, «клеточное стадо» коренным образом меняет лечение опасных для жизни болезней. Например, наиболее распространенной причиной сердечных заболеваний является снижение или прерывание кровоснабжения сердечной мышцы. При перекачке насыщенной кислородом крови в остальную часть тела сердце отводит часть ее для собственного использования через коронарные артерии. Когда эти кровеносные сосуды сжимаются, мы говорим о заболевании коронарной артерии. Когда они блокируются, в результате чего сердечная мышечная ткань отмирает, мы говорим, что это «коронарная болезнь», еще один термин для обозначения сердечного приступа.

Устройства, работающие в кровеносной системе, могут разрушать атеросклеротические отложения, расширяя пораженные кровеносные сосуды. Устройства для управления «клеточным стадом» могут восстановить здоровье стенок артерий и самих артерий, обеспечивая правильное расположение нужных клеток и поддерживающих структур. Это предотвратит большинство сердечных приступов.

Но что, если сердечный приступ уже разрушил мышечную ткань, оставив пациента с поврежденным и плохо работающим сердцем? Еще раз, устройства для управления «клеточным стадом» могут исправить положение, прокладывая себе путь в рубцовую ткань и постепенно удаляя ее, заменяя свежим мышечным волокном. При необходимости, это новое волокно может быть выращено с помощью ряда внутренних молекулярных стимулов к выбранным клеткам сердечной мышцы, чтобы «напомнить» им о программах роста, которые они использовали десятилетиями ранее во время эмбрионального развития.

Возможности управления «клеточным стадом» также должны справляться с различными формами артрита. Там, где это происходит из-за атак со стороны собственной иммунной системы, клетки, продуцирующие повреждающие антитела, могут быть идентифицированы и устранены. Затем система управления «клеточным стадом» работала бы внутри сустава, где она удаляла бы больные ткани, кальцифицированные шпоры и т. д. А затем переделывала бы структуры клеток и межклеточного материала для формирования здорового, гладко работающего и безболезненного сустава. Очевидно, что восстановление работы сердца и восстановление суставов будут иметь некоторые общие технологии, но большая часть исследований и разработок должна быть посвящена конкретным тканям и конкретным обстоятельствам. Подобный процесс — но, опять же, специально адаптированный к обстоятельствам — может быть использован для укрепления и изменения формы кости, коррекции остеопороза.

В стоматологии этот процесс можно использовать для заполнения полостей не амальгамой, а натуральным дентином и эмалью. Наступит время, когда благодаря наномедицинским устройствам для очистки карманов, соединения тканей и направления отрастания будет легко обратить вспять разрушительные последствия заболеваний пародонта. Даже отсутствующие зубы могут быть восстановлены при достаточном контроле за поведением клеток.

Для перемещения по тканям, не оставляя следов разрушения, потребуются устройства, способные манипулировать и направлять движения клеток и восстанавливать их. Многое еще предстоит изучить — и это будет легко освоить с помощью наноразмерных инструментов — однако даже современных знаний о клетках достаточно для начала обсуждения проблемы о том, как проводить операции на клетках.

Клеточная биология является быстро развивающейся областью уже сегодня. Клетки можно заставить жить и расти в лабораторных культурах, если они помещены в жидкость с подходящими питательными веществами, кислородом и остальными необходимыми компонентами. Даже с сегодняшними грубыми методами было подробно изучено, как клетки реагируют на разные химические вещества, на разных соседей и даже на то, когда их тыкают иголками. Многие годы в научных лабораториях проводилось грубое хирургическое вмешательство в отдельные клетки.

Сегодня исследователи могут вводить новую ДНК в клетки с помощью крошечной иглы; мелкие проколы в клеточной мембране автоматически зарастают. Но оба эти метода используют инструменты, которые в клеточном масштабе являются большими и неуклюжими — это все равно, что делать операцию топором или шаром для сноски зданий вместо скальпеля. Наноразмерные инструменты позволят проводить медицинские процедуры, включая деликатные операции, на отдельных клетках.

Некоторые вирусные заболевания поддаются лечению, для этого необходимо уничтожить вирусы в носу, горле или в кровеносной системе. Примерами являются грипп и простуда. Лечение многих других болезней будет улучшено, но они не будут окончательно побеждены. Все вирусы действуют, вводя свои гены в клетку и захватывая ее молекулярный механизм, чтобы потом использовать его для производства большего количества вирусов. Это, в частности, делает лечение вирусных заболеваний таким трудным — большая часть действия выполняется собственными молекулярными машинами организма, которые не могут действовать на все вирусы сразу. Когда иммунная система имеет дело с вирусным заболеванием, она одновременно атакует свободные вирусные частицы, прежде чем они попадут в клетки, и атакует зараженные клетки, прежде чем они смогут произвести слишком много других вирусных частиц.