150-летний человек
НАУКА / #9_2025
Текст: Дарья ГУБИНА / Фото: Freepik, МИФИ, Дивизион «Технологии здоровья», ГК «Росатом»
В 2021 году в журнале Nature Communications была опубликована статья, в которой ученые, опираясь на скорость старения людей, рассчитали предельный срок человеческой жизни: 120−150 лет. Звучало фантастично. Но редактирование генов, перепрограммирование клеток, фабрикация органов, таргетные радиофармпрепараты, «умные» имплантаты и диагнозы от ИИ — уже реальность. Вместе с экспертами попробуем понять, помогут ли нам передовые технологии достичь «потолка» в 150 лет жизни.
По оценкам ученых, в 1800 году даже в самых развитых регионах мира средняя продолжительность жизни не достигала 40 лет, во многом из-за высоких показателей младенческой и детской смертности. Но и достигшие взрослого возраста обычно жили не более 50−60 лет, даже если им удавалось избежать эпидемий, голода и других катастроф.
Развитие медицины и улучшение условий жизни привели к стремительному росту этого показателя. По данным Департамента по экономическим и социальным вопросам ООН, в 2024 году мировая ожидаемая продолжительность жизни при рождении достигла 73,3 года.
Получается, в масштабах истории человечества люди начали жить дольше 50 лет совсем недавно. И чем больше ученые узнают о процессах, которые запускаются в теле человека с возрастом, тем очевиднее становится, что эволюция нас к такому не готовила. Раньше подавляющее большинство людей просто не доживали до рака и болезней сердечно-сосудистой системы, Паркинсона и Альцгеймера. Сегодня ученые понимают: одна из основных причин этих заболеваний — старение.
Старение человеческого организма — сложный процесс, включающий изменения на всех биологических уровнях и затрагивающий все органы. Изучением того, как эти биологические факторы влияют на развитие возрастных болезней, занимается геронаука.
Около 10 лет назад специалисты этой относительно молодой области создали неформальный список взаимосвязанных процессов, влияющих на старение и развитие возрастных заболеваний. Его назвали «Столпы геронауки»; в него вошли воспаления, иммунитет, адаптация к стрессу, эпигенетика, метаболизм, макромолекулярные повреждения, протеостаз и сенесценция (клеточное старение). Список дополняется и меняется, но в его основе остаются три биологических уровня: генетический, молекулярный и клеточный.
Геронаука создает фундамент для разработки технологий, продлевающих жизнь; но к этой задаче можно подходить по-разному. Одни ученые пробуют предотвратить старение на уровне генов и клеток, другие лечат возрастные заболевания, третьи выращивают искусственные органы, четвертые внедряют в медицину передовые информационные технологии.
Развитие медицины и улучшение условий жизни привели к стремительному росту этого показателя. По данным Департамента по экономическим и социальным вопросам ООН, в 2024 году мировая ожидаемая продолжительность жизни при рождении достигла 73,3 года.
Получается, в масштабах истории человечества люди начали жить дольше 50 лет совсем недавно. И чем больше ученые узнают о процессах, которые запускаются в теле человека с возрастом, тем очевиднее становится, что эволюция нас к такому не готовила. Раньше подавляющее большинство людей просто не доживали до рака и болезней сердечно-сосудистой системы, Паркинсона и Альцгеймера. Сегодня ученые понимают: одна из основных причин этих заболеваний — старение.
Старение человеческого организма — сложный процесс, включающий изменения на всех биологических уровнях и затрагивающий все органы. Изучением того, как эти биологические факторы влияют на развитие возрастных болезней, занимается геронаука.
Около 10 лет назад специалисты этой относительно молодой области создали неформальный список взаимосвязанных процессов, влияющих на старение и развитие возрастных заболеваний. Его назвали «Столпы геронауки»; в него вошли воспаления, иммунитет, адаптация к стрессу, эпигенетика, метаболизм, макромолекулярные повреждения, протеостаз и сенесценция (клеточное старение). Список дополняется и меняется, но в его основе остаются три биологических уровня: генетический, молекулярный и клеточный.
Геронаука создает фундамент для разработки технологий, продлевающих жизнь; но к этой задаче можно подходить по-разному. Одни ученые пробуют предотвратить старение на уровне генов и клеток, другие лечат возрастные заболевания, третьи выращивают искусственные органы, четвертые внедряют в медицину передовые информационные технологии.
Лаборатория регенеративных технологий и тканевой инженерии — совместный проект Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ и научного института «Росатома» в Троицке
Работа с генами и клетками
Исследования в области генетики уже привели к ряду открытий, помогающих продлить продолжительность жизни людей. В первую очередь, это эффективный инструмент диагностики заболеваний, вызванных мутациями в генах. Скрининги будущих родителей на наследственные заболевания и преимплантационная генетическая диагностика помогают снизить риски рождения детей с наследственными заболеваниями, а неонатальный скрининг — начать лечение патологий до появления симптомов. Тест на генетические мутации может быть эффективным и для взрослых. Например, тест на мутации в генах BRCA1 и BRCA2 позволяет оценить риск развития рака молочной железы и своевременно принять соответствующие меры.
Генная терапия применяется при лечении некоторых тяжелых заболеваний. Она действует по-разному: это может быть замена проблемного гена, его «выключение» или добавление новых генов. В некоторых странах одобрен препарат Luxturna для лечения редких мутаций гена RPE65, встречающихся у пациентов с врожденным амаврозом Лебера или пигментным ретинитом. Препарат полностью заменяет мутировавший ген, и к людям возвращается зрение.
В октябре в журнале The New England Journal of Medicine исследователи представили результаты многолетнего наблюдения за пациентами, получившими экспериментальную генную терапию врожденного комбинированного иммунодефицита, связанного с дефицитом аденозиндезаминазы. Однократная терапия новым препаратом дала стойкий клинический эффект. Также проходит клинические испытания препарат для лечения бета-талассемии и серповидноклеточной анемии, добавляющий к имеющимся в организме ген для выработки здорового фетального гемоглобина.
У генной терапии большой потенциал, но маловероятно, что в ближайшие годы она сможет напрямую омолаживать организм. Даже перспективные на первый взгляд эксперименты порой не показывают ожидаемых результатов. Несколько лет назад группа ученых заявила, что им удалось на треть увеличить жизнь мышей с помощью введения вирусного вектора с дополнительным геном теломеразы. В августе 2025 года статья была отозвана из-за несовпадений в результатах исследования.
Интересные результаты могут принести исследования геномов людей-долгожителей и генов старения. Недавно ученые выявили 408 генов, связанных с разными формами «нездорового» старения (ранее было известно лишь 37 таких генов). Обновленная научная база поможет разработать более системные подходы к лечению возрастных заболеваний.
Параллельно с генной терапией развивается клеточная трансплантология. В организм пациента вводят здоровые клетки, заменяющие поврежденные или способствующие их восстановлению. Это позволяет помочь пациентам с различными видами рака крови, анемией, СПИДом, гемоглобинопатией, рассеянным склерозом и повреждением хряща коленного сустава. Список болезней, которые удается победить, постепенно расширяется. Нередко терапия совмещает генные и клеточные методы, как в случае CAR-T-терапии и лечения болезни Крона.
В перспективе по-новому взглянуть на возрастные заболевания помогут исследования сенесцентных (стареющих) клеток. Как объяснила в интервью порталу Quanta Magazine клеточный биолог Джудит Камписи, это особое состояние, при котором клетка прекращает делиться, эффективно противостоит гибели и вырабатывает биологически активные соединения, влияющие на окружающие клетки. Например, провоцирующие их рост, что способствует заживлению ран. С возрастом повышается риск того, что поблизости окажется раковая клетка, которая тоже отреагирует на провокацию, и начнется образование опухоли.
Для того чтобы изучить работу сенесцентных клеток, Д. Камписи с коллегами вывели трансгенных мышей, у которых в стареющих клетках начинал вырабатываться особый белок. По этому белку ученые могли найти в организме стареющие клетки и спровоцировать их гибель. Эксперименты на мышах показали: такое «очищение» облегчает или откладывает развитие многих возрастных болезней (Альцгеймера и Паркинсона, сердечно-сосудистых, некоторых видов рака и других). Исследование механизмов появления и работы сенесцентных клеток позволит разработать новые подходы к облегчению течения болезней, существенно снижающих качество жизни в старости.
Клиники в разных странах мира предлагают процедуры омоложения кожи с помощью стволовых клеток. Долгосрочные риски и даже эффективность таких процедур пока не изучены, но в их основе лежит обоснованная идея: можно перепрограммировать взрослые клетки, вернув их в состояние, схожее с эмбриональными стволовыми клетками. Гипотетически такими клетками можно омолодить некоторые органы или даже весь организм. Но вряд ли такая клеточная терапия будет доступна в ближайшее время.
Исследования в области генетики уже привели к ряду открытий, помогающих продлить продолжительность жизни людей. В первую очередь, это эффективный инструмент диагностики заболеваний, вызванных мутациями в генах. Скрининги будущих родителей на наследственные заболевания и преимплантационная генетическая диагностика помогают снизить риски рождения детей с наследственными заболеваниями, а неонатальный скрининг — начать лечение патологий до появления симптомов. Тест на генетические мутации может быть эффективным и для взрослых. Например, тест на мутации в генах BRCA1 и BRCA2 позволяет оценить риск развития рака молочной железы и своевременно принять соответствующие меры.
Генная терапия применяется при лечении некоторых тяжелых заболеваний. Она действует по-разному: это может быть замена проблемного гена, его «выключение» или добавление новых генов. В некоторых странах одобрен препарат Luxturna для лечения редких мутаций гена RPE65, встречающихся у пациентов с врожденным амаврозом Лебера или пигментным ретинитом. Препарат полностью заменяет мутировавший ген, и к людям возвращается зрение.
В октябре в журнале The New England Journal of Medicine исследователи представили результаты многолетнего наблюдения за пациентами, получившими экспериментальную генную терапию врожденного комбинированного иммунодефицита, связанного с дефицитом аденозиндезаминазы. Однократная терапия новым препаратом дала стойкий клинический эффект. Также проходит клинические испытания препарат для лечения бета-талассемии и серповидноклеточной анемии, добавляющий к имеющимся в организме ген для выработки здорового фетального гемоглобина.
У генной терапии большой потенциал, но маловероятно, что в ближайшие годы она сможет напрямую омолаживать организм. Даже перспективные на первый взгляд эксперименты порой не показывают ожидаемых результатов. Несколько лет назад группа ученых заявила, что им удалось на треть увеличить жизнь мышей с помощью введения вирусного вектора с дополнительным геном теломеразы. В августе 2025 года статья была отозвана из-за несовпадений в результатах исследования.
Интересные результаты могут принести исследования геномов людей-долгожителей и генов старения. Недавно ученые выявили 408 генов, связанных с разными формами «нездорового» старения (ранее было известно лишь 37 таких генов). Обновленная научная база поможет разработать более системные подходы к лечению возрастных заболеваний.
Параллельно с генной терапией развивается клеточная трансплантология. В организм пациента вводят здоровые клетки, заменяющие поврежденные или способствующие их восстановлению. Это позволяет помочь пациентам с различными видами рака крови, анемией, СПИДом, гемоглобинопатией, рассеянным склерозом и повреждением хряща коленного сустава. Список болезней, которые удается победить, постепенно расширяется. Нередко терапия совмещает генные и клеточные методы, как в случае CAR-T-терапии и лечения болезни Крона.
В перспективе по-новому взглянуть на возрастные заболевания помогут исследования сенесцентных (стареющих) клеток. Как объяснила в интервью порталу Quanta Magazine клеточный биолог Джудит Камписи, это особое состояние, при котором клетка прекращает делиться, эффективно противостоит гибели и вырабатывает биологически активные соединения, влияющие на окружающие клетки. Например, провоцирующие их рост, что способствует заживлению ран. С возрастом повышается риск того, что поблизости окажется раковая клетка, которая тоже отреагирует на провокацию, и начнется образование опухоли.
Для того чтобы изучить работу сенесцентных клеток, Д. Камписи с коллегами вывели трансгенных мышей, у которых в стареющих клетках начинал вырабатываться особый белок. По этому белку ученые могли найти в организме стареющие клетки и спровоцировать их гибель. Эксперименты на мышах показали: такое «очищение» облегчает или откладывает развитие многих возрастных болезней (Альцгеймера и Паркинсона, сердечно-сосудистых, некоторых видов рака и других). Исследование механизмов появления и работы сенесцентных клеток позволит разработать новые подходы к облегчению течения болезней, существенно снижающих качество жизни в старости.
Клиники в разных странах мира предлагают процедуры омоложения кожи с помощью стволовых клеток. Долгосрочные риски и даже эффективность таких процедур пока не изучены, но в их основе лежит обоснованная идея: можно перепрограммировать взрослые клетки, вернув их в состояние, схожее с эмбриональными стволовыми клетками. Гипотетически такими клетками можно омолодить некоторые органы или даже весь организм. Но вряд ли такая клеточная терапия будет доступна в ближайшее время.
Напечатанные органы
В последнее десятилетие активно развивается направление «выращивания» тканей и органов из клеточного материала, либо универсального, либо взятого у пациента. Сложность в том, что даже небольшая живая ткань — система, требующая постоянного питания. Так, при послойном наращивании методом биопечати высок риск гибели первых слоев еще до завершения процесса.
«Главная проблема биопечати в том, что при создании эквивалентов органов и тканей не удается сделать их достаточно объемными для применения на практике. В здравоохранении есть запрос на большие человеческие органы и ткани, которые должны быть живыми и питаться через кровеносную систему. При решении проблемы снабжения тканей питательными веществами мы сфокусировались на создании системы, вокруг которой будем формировать органы и ткани с помощью физических полей», — объяснил руководитель проекта «Биофабрикация» в АО "НИИТФА" («Росатом») биоинженер Егор Плахотнюк.
Вместе с коллегами Е. Плахотнюк развивает технологию формирования и выращивания кровеносных сосудов в биофабрикаторах. В роли «чернил» выступают сфероиды из клеток нужного типа, взятых у пациента. Внутри биофабрикатора в питательной среде ученые формируют из сфероидов единую структуру необходимой формы.
«Пока мы использовали только акустические поля, но работаем над усложнением аппаратов, добавляя новые воздействия. В перспективе магнитные поля помогут нивелировать влияние земного притяжения, акустические — с высокой точностью формировать сложные анатомические структуры, электрические — дозревать эквивалентам, а лазерные воздействия — повышать точность и ускорять созревание эквивалентов», — рассказал Е. Плахотнюк.
В 2025 году команда АО "НИИТФА" успешно использовала выращенный эквивалент кровеносного сосуда для восстановления бедренной артерии у кролика. Уже сегодня специалисты могут выращивать в биофабрикаторе сосуды из живых клеток организмов длиной до 10 см. В перспективе технология поможет лечению пациентов с варикозным расширением вен, тромбозом и другими сосудистыми заболеваниями.
Как объяснил Е. Плахотнюк, ученые работают в тесной кооперации с врачами. Cегодня для медицинских целей достаточно эквивалентов сосудов длиной от двух до четырех сантиметров; нужно создать разветвленные эквиваленты сосудов с более сложной структурой в объеме.
Эквиваленты сосудов — а в перспективе тканей и органов — нужны не только для пересадки, но и для научных исследований, рассказал Е. Плахотнюк: «Применение таких in vitro структур особенно важно в исследованиях и при подготовке к клиническим испытаниям препаратов. Эти модели максимально приближены к условиям in vivo и позволяют корректно оценивать реакцию на внешние воздействия. На данных эквивалентах тканей можно моделировать заболевания и отрабатывать методы их лечения».
Как ожидают специалисты, после 2030‑х годов трансплантация искусственно выращенных эквивалентов сосудов станет обычной практикой. Помимо России такие технологии активно развиваются в Китае, США, европейских и других странах. По данным ВОЗ, болезни сердечно-сосудистой системы остаются наиболее распространенной причиной смерти, поэтому пересадка сосудов может сильно повлиять на общемировую статистику долголетия и смертности. Следом придет черед более сложных тканей и органов. Причем можно будет выращивать не весь орган целиком, а лишь пораженные части.
В последнее десятилетие активно развивается направление «выращивания» тканей и органов из клеточного материала, либо универсального, либо взятого у пациента. Сложность в том, что даже небольшая живая ткань — система, требующая постоянного питания. Так, при послойном наращивании методом биопечати высок риск гибели первых слоев еще до завершения процесса.
«Главная проблема биопечати в том, что при создании эквивалентов органов и тканей не удается сделать их достаточно объемными для применения на практике. В здравоохранении есть запрос на большие человеческие органы и ткани, которые должны быть живыми и питаться через кровеносную систему. При решении проблемы снабжения тканей питательными веществами мы сфокусировались на создании системы, вокруг которой будем формировать органы и ткани с помощью физических полей», — объяснил руководитель проекта «Биофабрикация» в АО "НИИТФА" («Росатом») биоинженер Егор Плахотнюк.
Вместе с коллегами Е. Плахотнюк развивает технологию формирования и выращивания кровеносных сосудов в биофабрикаторах. В роли «чернил» выступают сфероиды из клеток нужного типа, взятых у пациента. Внутри биофабрикатора в питательной среде ученые формируют из сфероидов единую структуру необходимой формы.
«Пока мы использовали только акустические поля, но работаем над усложнением аппаратов, добавляя новые воздействия. В перспективе магнитные поля помогут нивелировать влияние земного притяжения, акустические — с высокой точностью формировать сложные анатомические структуры, электрические — дозревать эквивалентам, а лазерные воздействия — повышать точность и ускорять созревание эквивалентов», — рассказал Е. Плахотнюк.
В 2025 году команда АО "НИИТФА" успешно использовала выращенный эквивалент кровеносного сосуда для восстановления бедренной артерии у кролика. Уже сегодня специалисты могут выращивать в биофабрикаторе сосуды из живых клеток организмов длиной до 10 см. В перспективе технология поможет лечению пациентов с варикозным расширением вен, тромбозом и другими сосудистыми заболеваниями.
Как объяснил Е. Плахотнюк, ученые работают в тесной кооперации с врачами. Cегодня для медицинских целей достаточно эквивалентов сосудов длиной от двух до четырех сантиметров; нужно создать разветвленные эквиваленты сосудов с более сложной структурой в объеме.
Эквиваленты сосудов — а в перспективе тканей и органов — нужны не только для пересадки, но и для научных исследований, рассказал Е. Плахотнюк: «Применение таких in vitro структур особенно важно в исследованиях и при подготовке к клиническим испытаниям препаратов. Эти модели максимально приближены к условиям in vivo и позволяют корректно оценивать реакцию на внешние воздействия. На данных эквивалентах тканей можно моделировать заболевания и отрабатывать методы их лечения».
Как ожидают специалисты, после 2030‑х годов трансплантация искусственно выращенных эквивалентов сосудов станет обычной практикой. Помимо России такие технологии активно развиваются в Китае, США, европейских и других странах. По данным ВОЗ, болезни сердечно-сосудистой системы остаются наиболее распространенной причиной смерти, поэтому пересадка сосудов может сильно повлиять на общемировую статистику долголетия и смертности. Следом придет черед более сложных тканей и органов. Причем можно будет выращивать не весь орган целиком, а лишь пораженные части.
Гамма-терапевтический комплекс «Брахиум», предназначенный для лечения онкологических заболеваний методом контактной лучевой терапии
Боремся с раком
Рак — одна из лидирующих в мире причин преждевременной смерти. По оценке авторов исследования, опубликованного в журнале The Lancet, к середине века число новых случаев онкологии вырастет на 61 %. Основными причинами станут рост численности населения и увеличение продолжительности жизни. Злокачественные образования имеют более 100 разновидностей, и подходы к их терапии сильно различаются. В числе самых многообещающих методов генная и клеточная терапия, технологии ядерной медицины, в частности, таргетные радиофармпрепараты (РФЛП).
Разработка новых радиофармпрепаратов — трудоемкий процесс, требующий поиска подходящей «мишени» на целевых раковых клетках, подбора молекулы-носителя и изотопа с подходящими характеристиками. Некоторые виды онкологических заболеваний уже удается эффективно лечить благодаря наличию естественных удобных «мишеней» на первичной опухоли и метастазах. Так, сейчас полное исцеление могут получить до 99 % пациентов с раком щитовидной железы (йодотерапия). Также хорошо поддается лечению методом брахитерапии рак предстательной железы. Для других видов рака нужны новые подходы.
Таргетные РФЛП нового поколения, искусственно «настроенные» под «мишени» на разных типах клеток, начали массово применяться с 2013 года. Помимо разработки молекул-носителей, идет активный поиск новых радионуклидов. Особенно перспективными считаются альфа-эмиттеры, например 225Ac. Они оказывают очень мощное воздействие, вызывая разрыв ДНК раковых клеток, но радиус их воздействия невелик, поэтому не страдают здоровые клетки. С различными молекулами-носителями 225Ac сможет помочь в лечении метастаз и неоперабельных форм рака.
В России радиофармпрепараты на основе 225Ac уже применяются для лечения рака предстательной железы. Их производят научные институты «Росатома». В числе разработок российских атомщиков радиофармпрепарат на основе 177Lu для лечения рака предстательной железы, впервые успешно примененный в 2023 году, а также РФЛП на основе 223Ra для терапии пациентов с кастрационно-резистентным раком предстательной железы и метастатическим поражением костей.
По прогнозам специалистов «Росатома», в ближайшие годы появится ряд новых РФЛП-технологий, которые станут «золотым стандартом».
Ядерная медицина помогает бороться не только с онкологическими заболеваниями. Диагностические РФЛП для выявления кардиологических, неврологических, ревматологических и других болезней применяются уже сегодня, а в ближайшем будущем станут еще более доступными. В перспективе 30−50 лет ядерная медицина станет частью персонализированного подхода к лечению: терапия будет учитывать генетические особенности и предрасположенности к болезням.
Рак — одна из лидирующих в мире причин преждевременной смерти. По оценке авторов исследования, опубликованного в журнале The Lancet, к середине века число новых случаев онкологии вырастет на 61 %. Основными причинами станут рост численности населения и увеличение продолжительности жизни. Злокачественные образования имеют более 100 разновидностей, и подходы к их терапии сильно различаются. В числе самых многообещающих методов генная и клеточная терапия, технологии ядерной медицины, в частности, таргетные радиофармпрепараты (РФЛП).
Разработка новых радиофармпрепаратов — трудоемкий процесс, требующий поиска подходящей «мишени» на целевых раковых клетках, подбора молекулы-носителя и изотопа с подходящими характеристиками. Некоторые виды онкологических заболеваний уже удается эффективно лечить благодаря наличию естественных удобных «мишеней» на первичной опухоли и метастазах. Так, сейчас полное исцеление могут получить до 99 % пациентов с раком щитовидной железы (йодотерапия). Также хорошо поддается лечению методом брахитерапии рак предстательной железы. Для других видов рака нужны новые подходы.
Таргетные РФЛП нового поколения, искусственно «настроенные» под «мишени» на разных типах клеток, начали массово применяться с 2013 года. Помимо разработки молекул-носителей, идет активный поиск новых радионуклидов. Особенно перспективными считаются альфа-эмиттеры, например 225Ac. Они оказывают очень мощное воздействие, вызывая разрыв ДНК раковых клеток, но радиус их воздействия невелик, поэтому не страдают здоровые клетки. С различными молекулами-носителями 225Ac сможет помочь в лечении метастаз и неоперабельных форм рака.
В России радиофармпрепараты на основе 225Ac уже применяются для лечения рака предстательной железы. Их производят научные институты «Росатома». В числе разработок российских атомщиков радиофармпрепарат на основе 177Lu для лечения рака предстательной железы, впервые успешно примененный в 2023 году, а также РФЛП на основе 223Ra для терапии пациентов с кастрационно-резистентным раком предстательной железы и метастатическим поражением костей.
По прогнозам специалистов «Росатома», в ближайшие годы появится ряд новых РФЛП-технологий, которые станут «золотым стандартом».
Ядерная медицина помогает бороться не только с онкологическими заболеваниями. Диагностические РФЛП для выявления кардиологических, неврологических, ревматологических и других болезней применяются уже сегодня, а в ближайшем будущем станут еще более доступными. В перспективе 30−50 лет ядерная медицина станет частью персонализированного подхода к лечению: терапия будет учитывать генетические особенности и предрасположенности к болезням.
Ранняя диагностика, люди-киборги и ИИ
Скрининги на наследственные заболевания, РФЛП-диагностика, превентивные вакцины от рака — раннее выявление проблем со здоровьем позволяет принять меры, в долгосрочной перспективе продлевающие здоровую жизнь. Сопутствующие технологии уже сегодня крайне разнообразны, от смарт-часов до "умных" имплантатов со встроенными датчиками. Появляются и решения, еще недавно казавшиеся научной фантастикой, — миниатюрные роботы, способные неинвазивно проводить диагностику и доставлять препараты к пораженным тканям.
Развитие методов диагностики и сбора информации о здоровье создает огромные потоки данных. Человеку сложно справиться с их сортировкой и анализом. На помощь приходят алгоритмы и технологии искусственного интеллекта.
«Главная сила ИИ заключается в его способности анализировать огромные, разрозненные объемы данных (геном, историю болезни, показатели с носимых устройств) для создания гиперперсонализированной медицины. Это позволит нам наконец перейти от модели лечения уже возникших болезней к проактивному предотвращению их появления», — объяснил врач — медицинский кибернетик, заведующий Лабораторией цифрового развития ФГБУ «НМХЦ им. Н. И. Пирогова» Минздрава России к. м. н. Олег Пензин.
Компьютерное зрение — самая зрелая и широко применяемая сегодня в медицине технология ИИ. Она позволяет «машине» интерпретировать изображения и видео. Обученная с помощью методов машинного и глубокого обучения нейросеть способна распознавать даже паттерны, не заметные людям. Это открывает огромные возможности для ранней диагностики, но только после тщательного тестирования. Специалисты Пироговского центра изучают, как новые ИИ ведут себя в условиях реальной клинической практики и насколько они помогают врачам.
«Наш центр принимал участие в разработке систем, анализирующих маммограммы. Вот как это работает: ИИ, обученный на тысячах снимков, тщательно размеченных экспертами, выделяет подозрительные участки, которые рентгенолог мог бы пропустить из-за усталости или высокой нагрузки. В результате ИИ помогает выявить рак на самой ранней стадии. Особенно мы гордимся нашей работой в патоморфологии. Мы в Пироговском центре провели клинические исследования одной из первых в России систем с ИИ в этой области. Она „оцифровывает“ гистологические стекла и помогает врачу-патоморфологу быстрее выявлять онкологические заболевания. Это титанический, кропотливый труд, который ИИ хорошо автоматизирует», — рассказал О. Пензин.
В медицине помимо новых данных с датчиков и устройств и относительно предсказуемых снимков и видео накоплено огромное количество информации, зачастую в форме неструктурированного текста из электронных медицинских карт. Для анализа таких данных используют генеративный ИИ, способный, в отличие от традиционного, создавать новый контент, в данном случае текст. К сожалению, эти системы довольно часто ошибаются и "выдумывают" информацию.
Как отметил О. Пензин, единственный путь к доверию генеративным системам — использование их в паре с объяснимым ИИ (Explainable AI, xAI), демонстрирующим ход «мыслей». Сегодня ученые работают над внедрением генеративного ИИ для контроля качества медицинской помощи.
По прогнозам О. Пензина, на горизонте 30−50 лет ИИ станет полноценным ассистентом врачей. Он будет вести мониторинг всех пациентов, структурировать данные, инициировать исследования и в процессе находить новые закономерности.
«Именно это и есть путь к продлению качественной жизни. У ИИ-ассистента (они появятся не только у врачей, но и у пациентов) будет доступ ко всем данным о человеке. Он будет непрерывно анализировать поток информации со всех „умных“ устройств и датчиков, которые окружат каждого из нас: от носимых гаджетов и имплантатов до систем „умного дома“ и автомобиля. ИИ будет агрегировать эти данные с генетикой и медицинскими анализами, предоставляя их врачам и самим пациентам в понятном виде и, что самое главное, предсказывая риски задолго до появления первых симптомов. Мы окончательно перейдем от медицины лечения болезней к медицине управления здоровьем», — подвел итог О. Пензин.
Скрининги на наследственные заболевания, РФЛП-диагностика, превентивные вакцины от рака — раннее выявление проблем со здоровьем позволяет принять меры, в долгосрочной перспективе продлевающие здоровую жизнь. Сопутствующие технологии уже сегодня крайне разнообразны, от смарт-часов до "умных" имплантатов со встроенными датчиками. Появляются и решения, еще недавно казавшиеся научной фантастикой, — миниатюрные роботы, способные неинвазивно проводить диагностику и доставлять препараты к пораженным тканям.
Развитие методов диагностики и сбора информации о здоровье создает огромные потоки данных. Человеку сложно справиться с их сортировкой и анализом. На помощь приходят алгоритмы и технологии искусственного интеллекта.
«Главная сила ИИ заключается в его способности анализировать огромные, разрозненные объемы данных (геном, историю болезни, показатели с носимых устройств) для создания гиперперсонализированной медицины. Это позволит нам наконец перейти от модели лечения уже возникших болезней к проактивному предотвращению их появления», — объяснил врач — медицинский кибернетик, заведующий Лабораторией цифрового развития ФГБУ «НМХЦ им. Н. И. Пирогова» Минздрава России к. м. н. Олег Пензин.
Компьютерное зрение — самая зрелая и широко применяемая сегодня в медицине технология ИИ. Она позволяет «машине» интерпретировать изображения и видео. Обученная с помощью методов машинного и глубокого обучения нейросеть способна распознавать даже паттерны, не заметные людям. Это открывает огромные возможности для ранней диагностики, но только после тщательного тестирования. Специалисты Пироговского центра изучают, как новые ИИ ведут себя в условиях реальной клинической практики и насколько они помогают врачам.
«Наш центр принимал участие в разработке систем, анализирующих маммограммы. Вот как это работает: ИИ, обученный на тысячах снимков, тщательно размеченных экспертами, выделяет подозрительные участки, которые рентгенолог мог бы пропустить из-за усталости или высокой нагрузки. В результате ИИ помогает выявить рак на самой ранней стадии. Особенно мы гордимся нашей работой в патоморфологии. Мы в Пироговском центре провели клинические исследования одной из первых в России систем с ИИ в этой области. Она „оцифровывает“ гистологические стекла и помогает врачу-патоморфологу быстрее выявлять онкологические заболевания. Это титанический, кропотливый труд, который ИИ хорошо автоматизирует», — рассказал О. Пензин.
В медицине помимо новых данных с датчиков и устройств и относительно предсказуемых снимков и видео накоплено огромное количество информации, зачастую в форме неструктурированного текста из электронных медицинских карт. Для анализа таких данных используют генеративный ИИ, способный, в отличие от традиционного, создавать новый контент, в данном случае текст. К сожалению, эти системы довольно часто ошибаются и "выдумывают" информацию.
Как отметил О. Пензин, единственный путь к доверию генеративным системам — использование их в паре с объяснимым ИИ (Explainable AI, xAI), демонстрирующим ход «мыслей». Сегодня ученые работают над внедрением генеративного ИИ для контроля качества медицинской помощи.
По прогнозам О. Пензина, на горизонте 30−50 лет ИИ станет полноценным ассистентом врачей. Он будет вести мониторинг всех пациентов, структурировать данные, инициировать исследования и в процессе находить новые закономерности.
«Именно это и есть путь к продлению качественной жизни. У ИИ-ассистента (они появятся не только у врачей, но и у пациентов) будет доступ ко всем данным о человеке. Он будет непрерывно анализировать поток информации со всех „умных“ устройств и датчиков, которые окружат каждого из нас: от носимых гаджетов и имплантатов до систем „умного дома“ и автомобиля. ИИ будет агрегировать эти данные с генетикой и медицинскими анализами, предоставляя их врачам и самим пациентам в понятном виде и, что самое главное, предсказывая риски задолго до появления первых симптомов. Мы окончательно перейдем от медицины лечения болезней к медицине управления здоровьем», — подвел итог О. Пензин.
Количество или качество?
В статье, опубликованной в журнале Science в 1990 году, эпидемиолог и эксперт по вопросам старения Джей Ольшанский предсказал: рост продолжительности жизни неизбежно замедлится, даже если ускорится развитие медицинских технологий, потому что этот рост во многом был обусловлен снижением показателей детской смертности. По оценке специалиста, крайне маловероятно, что средняя продолжительность жизни превысит 85 лет. Многие ученые тогда раскритиковали публикацию, но, как показало время, геронтолог был прав.
В 2024 году в журнале Nature Aging Д. Ольшанский и его коллеги опубликовали результаты нового исследования. По их расчетам, даже в странах с самыми высокими показателями продолжительности жизни прогресс замедлился. Крайне малая доля homo sapiens в XXI веке доживет до 100 лет. Впрочем, как отметили авторы, развитие геронаук позволяет оптимистично предположить: грядет вторая революция долголетия — вырастет если не количество прожитых лет, то качество жизни.
Действительно, согласно данным Всемирной организации здравоохранения за 2019 год, ожидаемая продолжительность здоровой жизни сегодня — 63,5 года, на целое десятилетие меньше, чем средняя. Именно поэтому самые перспективные медицинские технологии — будь то генетические скрининги, радиофармпрепараты, биофабрикация, ранняя диагностика с использованием ИИ, — нацелены прежде всего на то, чтобы дать людям больше качественных лет. Если жить больше 100 лет, то только здоровыми!
В статье, опубликованной в журнале Science в 1990 году, эпидемиолог и эксперт по вопросам старения Джей Ольшанский предсказал: рост продолжительности жизни неизбежно замедлится, даже если ускорится развитие медицинских технологий, потому что этот рост во многом был обусловлен снижением показателей детской смертности. По оценке специалиста, крайне маловероятно, что средняя продолжительность жизни превысит 85 лет. Многие ученые тогда раскритиковали публикацию, но, как показало время, геронтолог был прав.
В 2024 году в журнале Nature Aging Д. Ольшанский и его коллеги опубликовали результаты нового исследования. По их расчетам, даже в странах с самыми высокими показателями продолжительности жизни прогресс замедлился. Крайне малая доля homo sapiens в XXI веке доживет до 100 лет. Впрочем, как отметили авторы, развитие геронаук позволяет оптимистично предположить: грядет вторая революция долголетия — вырастет если не количество прожитых лет, то качество жизни.
Действительно, согласно данным Всемирной организации здравоохранения за 2019 год, ожидаемая продолжительность здоровой жизни сегодня — 63,5 года, на целое десятилетие меньше, чем средняя. Именно поэтому самые перспективные медицинские технологии — будь то генетические скрининги, радиофармпрепараты, биофабрикация, ранняя диагностика с использованием ИИ, — нацелены прежде всего на то, чтобы дать людям больше качественных лет. Если жить больше 100 лет, то только здоровыми!
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ