Какой будет медицина будущего

Инновационные разработки политехников для здравоохранения

Что такое медицина будущего? Каждый из нас по-своему представляет то, каким будет здравоохранение в 21 веке. Уникальные лекарства нового поколения, органы, выращенные в лабораториях, современные методы диагностики, позволяющие предотвратить развитие серьезных заболеваний. Ученые Томского политехнического университета уже сегодня разрабатывают технологии, которые сулят значительный прорыв в сохранении здоровья.

Ключ к успеху

Создание новых, конкурентоспособных на мировом рынке радиофармпрепаратов, устройств и методик медицинской радиологии для диагностики и терапии онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, образовательных программ мирового уровня в области медицинской инженерии для подготовки конкурентоспособных на мировом рынке специалистов для отечественных и зарубежных медицинских центров. Именно такие цели стоят перед проектом ТПУ «Инновационные методы диагностики и терапии социально значимых заболеваний». Этот проект является частью уникального кластера «Медицинская инженерия», созданного в рамках реализации Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета среди ведущих мировых научно-образовательных центров.

Повышение качества и продолжительности жизни населения планеты — ключевая задача современной науки. Среди приоритетных вызовов на пути ее решения с полным правом можно выделить сердечно-сосудистые и онкологические патологии. Именно эти заболевания устойчиво занимают одно из лидирующих мест в статистике смертности и стойкой утраты трудоспособности населения. По данным Министерства здравоохранения РФ, ежегодно от злокачественных новообразований умирает 285 тысяч человек, а это почти 14 % от всех смертей. В мире этот показатель достигает 8 миллионов человек. При этом за последние 10 лет прирост заболевших онкологическими заболеваниями составил 18 %. Сегодня этот показатель «уступает» только сердечно-сосудистым заболеваниям, чья доля достигает 30 % всех случаев смерти. В тоже время, по прогнозам ВОЗ, в течение 5–7 лет онкологические заболевания выйдут на первое место в мире по причине смертей.

Приоритетные направления деятельности кластера «Медицинская инженерия» соответствуют мировым трендам развития технологий улучшения качества жизни населения и сконцентрированы в областях: биоинженерные технологии и материалы; радиационные технологии в биомедицине; электрофизические биомедицинские комплексы.

— При выборе направлений учитывались: имеющийся в университете кадровый потенциал, опыт подготовки кадров и создания инновационных разработок, инфраструктура и материально-техническая база в области инженерной медицины, установившиеся профессиональные контакты с российскими и международными научными обществами, инновационными фондами, ведущими мировыми научно-образовательными центрами и фармацевтическими предприятиями, — поясняет директор Физико-технического института ТПУ Олег Долматов. — Основа организационной структуры проекта — открытые лабораторные платформы, в которых формируются международные мультидисциплинарные команды специалистов, обладающих ключевыми компетенциями мирового уровня, нацеленные на решение комплексных научных мегапроблем, возникающих в современном обществе.

В настоящее время к реализации кластера привлечено более 30 малых инновационных компаний, ведущих предприятий фармацевтической и медицинской промышленности, национальных и зарубежных научных центров и университетов, занимающих лидирующие позиции по ключевым направлениям научно-образовательной и инновационной деятельности. Региональный аспект обусловлен тесным сотрудничеством с Инновационным территориальным кластером «Фармацевтика, медицинская техника и информационные технологии». В результате взаимодействия сформирован пул из 18 сетевых проектов с малыми инновационными предприятиями, в том числе входящими в инновационный пояс ТПУ. В рамках одного из проектов ТПУ и СибГМУ запустили первый межвузовский бизнес-акселератор «Darwin». С помощью бизнес-акселератора университеты намерены повысить количество технологических проектов в области фармацевтики, биотехнологий, медицинской техники и информационных технологий в медицине, представляющих интерес для венчурных инвесторов.

Новые радиофармпрепараты

Одно из ключевых направлений проекта — развитие ядерной медицины. Это область медицины, включающая профилактику, диагностику и лечение различных заболеваний органов и систем человека на основе применения радионуклидов, нейтронных потоков и пучков заряженных частиц. Прежде всего, это диагностика и лечение онкологических заболеваний. Согласно федеральной статистике, при раннем обнаружении и эффективной терапии излечимости рака можно достигнуть в 90 % случаев.

— К сожалению, уровень диагностики указанных заболеваний и вопросы их эффективного лечения остаются «слабым местом» отечественного здравоохранения, — говорит профессор, заведующий лабораторией №?31 ФТИ Виктор Скуридин. — Широкому внедрению методов ядерной медицины в практику отечественного здравоохранения препятствует недостаточный объем и скудная номенклатура диагностических и особенно терапевтических радиофармпрепаратов (РФП), выпускаемых в России. Устранить эти препятствия поможет создание линейки новых, конкурентоспособных на мировом рынке РФП, устройств и методик медицинской радиологии для диагностики и терапии онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний.

Успешная реализация проекта во многом обеспечена созданием в Томской области консорциума научно-образовательных и производственных предприятий, располагающих необходимой материально-технической базой, кадровым потенциалом, профессиональными компетенциями в области ядерной физики, биотехнологии, радиохимии, органической химии, токсикологии, фармации, экспериментальной и клинической ядерной медицины. Развитие этого направления осуществляется с использованием исследовательского ядерного реактора ИРТ-Т и циклотрона Р7.

Ярким примером плодотворной деятельности консорциума является создание безотходной технологии производства генераторов технеция — «рабочей лошадки» ядерной медицины. На сегодня диагностическими РФП на основе 99mTc обеспечиваются более 30 радиологических клиник от Москвы до Южно-Сахалинска. Ежегодно с использованием разработок университета высокотехнологичную помощь при диагностике и терапии онкологических и кардиологических заболеваний получают более 36 000 пациентов, а общее число за все годы приближается к полумиллиону. Разработанная технология производства технеция позволяет решить проблему дефицита препаратов 99mTc и в десятки тысяч раз уменьшить количество радиоактивных отходов по сравнению с «классической», используемой во всем мире.

Среди новых радиофармпрепаратов стоит отметить и высокоинформативный наноколлоидный, позволяющий быстро и эффективно выявлять «сторожевые» лимфатические узлы. Они являются естественным «капканом» для злокачественных клеток, поэтому их выявление с последующим проведением биопсии является объективным диагностическим критерием распространения злокачественного процесса на самой ранней стадии. Перспективной разработкой последних лет стало создание первого отечественного РФП на основе меченого технецием-99м антибиотика «Ципрофлоксацин, 99mТс» фторхинолонового ряда для диагностики инфекционно-воспалительных заболеваний. Преимущество разрабатываемого препарата состоит в простоте его приготовления, а низкая себестоимость реагента открывает перспективы создания радиодиагностических наборов, которые будут доступны любой радиоизотопной лаборатории страны.

Стройная цепочка, позволяющая проходить стадии от идеи до организации производства и клинического применения радиофармпрепаратов, сложилась благодаря тесному взаимодействию томских университетов (политехнического и медицинского), институтов кардиологии, онкологии и фармакологии, ФМБЦ им. Бурназяна ФМБА России, малых инновационных предприятий. В перспективах консорциума планы по реализации комплексного проекта полного цикла «Разработка и организация производства инновационных терапевтических и диагностических РФП для ядерной медицины».

Еще одна прорывная разработка политехников — автоматизированный комплекс для интраоперационной лучевой терапии на базе бетатрона с выведенным электронным пучком. Это мобильный комплекс для проведения интраоперационной лучевой терапии и терапии поверхностных и приповерхностных злокачественных новообразований с использованием электронного пучка компактных бетатронов. Это совместная разработка Физико-технического института и Института неразрушающего контроля. Автоматизированный комплекс позволит точечно воздействовать на пораженные ткани непосредственно во время операции, минимизируя тем самым воздействие на здоровые клетки организма.

— По оценкам онкологов, создание аппаратного комплекса улучшит пятилетнюю безрецидивную выживаемость при злокачественных новообразованиях различных локализаций на 20 % по сравнению с традиционными методиками лечения, — говорит Олег Долматов. — Нашим комплексом уже интересуются специалисты из Англии, Китая, Польши. С учетом российской потребности в год нужно поставлять не менее 15 аппаратов в год. Ожидаемая цена — 350 400 тыс. долларов, что в два раза дешевле зарубежных аналогов.

Создание искусственных тканей и органов

Важное направление проекта — создание биоактивных, биосовместимых и функциональных материалов для медицинских приложений. В университете ведется разработка противоопухолевых агентов нетоксического действия, пористых структур с мультимодальным распределением пор для создания биоматериалов с контролируемым выделением лекарственных средств, нанопористых материалов для создания сенсоров неинвазивной диагностики заболеваний, медицинских имплантантов для реконструктивной хирургии с использованием биосовместимых кальций-фосфатных покрытий, трехмерных эластичных капиллярно пористых матриксов и полимерных биодеградируемых/биорезорбируемых нетканых материалов для управления структурно-функциональным состоянием стволовых клеток и создания искусственных тканей и органов. Реализация направления позволит позиционировать ТПУ как одного из лидеров в разработке материалов медицинского назначения. В частности, разработка противоопухолевых агентов на основе низкоразмерных структур, осуществляемая в рамках сетевого проекта Института физики высоких технологий, позволит создать новую высокоэффективную медицинскую технологию лечения злокачественных новообразований.

Разработка ТПУ совместно с НИИ кардиологии и МИП ООО «Нанокор» направлена на создание отечественного сосудистого стента с биодеградируемым покрытием, содержащим химически модифицированный наноматериал, обладающий антагонистическими свойствами по отношению к структуре атеросклеротической бляшки. Внедрение стента позволит избежать повторного сужения артерии (рестеноз) и позволит исключить необходимость обязательного приема больными антикоагулянтов в послеоперационный период. Значимость разработки трудно переоценить, потому что ежегодно производится около 3 млн манипуляций стентирования сосудов.

Еще одна амбициозная задача проекта — подготовка конкурентоспособных на мировом рынке специалистов для отечественных и зарубежных медицинских центров.

Расширение сотрудничества с зарубежными университетами, научными центрами и ведущими компаниями мира в сфере медицинской инженерии является важным шагом на пути интернационализации знаний. Это призвано обеспечить качественное повышение профессиональных компетенций специалистов, развитие центров подготовки и повышения квалификации с участием ведущих отечественных и зарубежных компаний, расширение присутствия университета на международном рынке образовательных услуг.

С 2014 года реализуется пилотный проект по созданию сетевой магистерской программы «Ядерная медицина». Программа разрабатывается творческими коллективами Томского политехнического, Сибирского государственного медицинского и Мюнхенского технического университетов с привлечением профильных специалистов НИИ онкологии и ряда медицинских учреждений, а также фирм-производителей современного высокотехнологичного оборудования.

Отличие новой программы — в ее ориентации на подготовку медицинских физиков для отечественных и зарубежных радиологических центров, имеющих базовое медицинское и техническое образование, соответствующее профессиональным компетенциям мирового уровня. Программа основывается на междисциплинарном подходе и строится по модульному типу с преподаванием на русском и английском языках дисциплин по анатомии, физиологии, биофизике, ядерной физике, взаимодействию излучения с веществом, планированию лучевой терапии и диагностики, радиохимии, основам клинической дозиметрии и обработки медико-биологической информации, математическому моделированию в медицине, биологии и др. Программа обеспечена высококвалифицированным преподавательским составом из специалистов организаций-разработчиков, имеющих опыт работы в ведущих мировых научно-образовательных центрах. Для усиления кадрового потенциала программы предусмотрено приглашение ведущих профессоров из вузов, входящих в ТОП-100 рейтинга QS.

Перед политехниками стоят поистине серьезные задачи. Но ясно, что разработки в области ядерной медицины и радиационных технологий уже в ближайшие годы смогут коренным образом изменить качество и продолжительность жизни миллионов людей.

Подготовила Мария Алисова