Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Некоторые вирусы, однако, вставляют свои гены в гены клетки, и никак себя при этом не проявляют. Клетка может казаться совершенно нормальной для иммунной системы в течение нескольких месяцев или лет, пока вирусные гены не вступят в действие и не начнут инфекционный процесс заново. Эта модель ответственна за персистенцию герпетической инфекции и за медленный, смертельный прогресс СПИДа.

Эти вирусы могут быть устранены с помощью клеточной хирургии на молекулярном уровне. Требуемые устройства могут быть достаточно маленькими, чтобы при необходимости полностью помещаться в клетку. Грег Фахи, который возглавляет проект по криоконсервации органов в Лаборатории трансплантации Джерома Холланда Американского Красного Креста, пишет: «Расчеты подразумевают, что молекулярные датчики, молекулярные компьютеры и молекулярные эффекторы могут быть объединены в устройство, достаточно маленькое, чтобы легко поместиться в одной клетке и достаточно мощное, чтобы восстанавливать молекулярные и структурные дефекты (или разрушать чужеродные структуры, такие как вирусы и бактерии) непосредственно при их появлении… Нет никаких причин считать, что такие системы не могут быть построены и не смогут функционировать, как задумано».

Точно так же устройство для клеточной хирургии, расположенное вне клетки, может проникать через мембрану с помощью длинных зондов. На концах зондов будут установлены инструменты и датчики, а также, возможно, небольшой вспомогательный компьютер. Они могли бы проникать через многочисленные мембраны, распаковывать и разматывать ДНК, считывать ее информацию, сравнивать последовательности в одной клетке с последовательностями других клеток и переупаковывать заново, заменяя поврежденные куски.

При чтении расшифрованной генетической цепочки вируса СПИДа, машина молекулярной хирургии может быть запрограммирована реагировать как иммунная машина, разрушая клетки. Но, похоже, более разумно просто вырезать гены вируса СПИДа и заново соединять концы, какими они были до заражения. Делая это и убивая любые вирусы, найденные в клетке, процедура восстановит здоровье клетки.

Клетки состоят из миллиардов молекул, каждая из которых действует как молекулярная машина. Молекулы самоорганизуются, образуя более крупные структуры, многие из которых постоянно изменяются, разрушаясь и совершенствуясь. Устройства для клеточной хирургии смогут производить молекулы, которых организму не хватать, при этом, разрушая молекулы, которые повреждены или присутствуют в избытке. Они смогут не только удалять вирусные гены, но и восстанавливать химическое или радиационное повреждение собственных генов клетки. Усовершенствованные устройства для клеточной хирургии смогут восстанавливать клетки практически независимо от начального состояния их повреждения.

Активируя и отключая гены клетки, они смогут стимулировать деление клеток и определять, какие типы клеток образуются. Это будет большим подспорьем для управления «клеточным стадом» и заживления тканей.

Поскольку хирурги сегодня полагаются на спонтанную, самоорганизующуюся способность клеток и тканей соединяться и залечивать органы, которые они оперируют, так и устройства для клеточной хирургии будут полагаться на спонтанную самоорганизующуюся способность молекул присоединяться и «лечить» органы, которые они собирают. Заживление хирургической раны включает в себя удаление мертвых клеток, рост новых клеток и медленный и действительно болезненный процесс реорганизации тканей. В противоположность этому, соединение молекул является почти мгновенным и происходит в масштабе значительно меньшем, чем необходимо для срабатывания наиболее чувствительного болевого рецептора. «Заживление» не начнется после того, как восстановительные устройства выполнят свою работу, как это происходит в обычной хирургии: скорее, когда они завершат свою работу, ткань уже будет излечена.

Способность управлять клетками и восстанавливать молекулы, а также клеточная хирургия откроют новые перспективы для медицины. Эти способности применяются в небольших масштабах, но эффект от их использования может стать огромным.

При многих заболеваниях организм в целом страдает от неправильной регуляции сигнальных молекул, которые проходят через его жидкости. Многие из них редки: болезнь Кушинга, болезнь Грейвса, болезнь Педжета, болезнь Аддисона, синдром Конна, синдром Прадера-Лабхарта-Вилли. Другие широко распространены: миллионы пожилых женщин страдают от остеопороза, ослабления костей, что может сопровождаться снижением уровня эстрогена.

Диабет убивает достаточно часто, чтобы войти в первую десятку причин смерти в Соединенных Штатах. Известно, что число заболевших диабетом удваивается каждые пятнадцать лет. В Соединенных Штатах это главная причина слепоты и других осложнений, включая повреждение почек, катаракту и сердечно-сосудистые болезни. Современная молекулярная медицина пытается решить эти проблемы, поставляя недостающие молекулы: диабетикам вводят дополнительный инсулин. Хотя это полезно, это не излечивает болезнь и не устраняет все симптомы. В эпоху молекулярной хирургии врачи могли бы вместо этого восстановить поврежденный орган, чтобы он снова мог регулировать свои собственные химические вещества и корректировать метаболические свойства других клеток в организме. Это было бы настоящим исцелением, намного лучшим, чем простое подавление симптомов.

Только сейчас исследователи добиваются прогресса в еще одной частой проблеме метаболической регуляции: ожирении. Когда-то считалось, что это имеет одну простую причину (потребление лишних калорий) и один основной результат (большую округлость, чем одобряет сегодняшняя эстетика), но оба предположения оказались неверными. Ожирение является серьезной медицинской проблемой, увеличивающей риск развития сахарного диабета, остеоартрита, дегенеративных заболеваний сердца, артерий и почек, а также сокращения продолжительности жизни. Предполагалось, что виновато простое переедание, но было доказано, что это не так — то, о чем люди, сидящие на диете, всегда подозревали, поскольку они наблюдали, как худые коллеги обжираются и все же не набирают вес.

Возможность создавать запасы жира была очень важна для людей. Давным-давно, когда запасы продовольствия пополнялись нерегулярно, а кочевые и мародерские банды делали хранение продуктов трудным и рискованным, голод был распространенной причиной смерти. Наши тела все еще приспособлены к этому миру и соответственно регулируют жировые запасы. Вот почему диета часто имеет неочевидные последствия. Тело, когда испытывает голод, реагирует, пытаясь увеличить запасы жира при любой возможности. Основной эффект упражнений в снижении веса заключается не в том, чтобы сжигать калории, а в том, чтобы дать сигнал организму приспособиться к эффективной мобильности.