Постгеномная эра. «Видеть насквозь»

Прогресс в развитии таких подходов связан не столько постепенным развитием морали в человеческом обществе, сколько из прагматических соображений – научные данные, полученные на нетравмированном, здоровом животном наименее искажены артефактами эксперимента. Многие из этих методов имеют значительную историю, и их современное развитие связано главным образом с обеспечением комфортных условий для экспериментального животного и для самого экспериментатора. Наряду с совершенствованием традиционных методов, в последние годы достигнуты впечатляющие успехи в разработке принципиально новых подходов к визуализации внутренних структур и внутренних процессов.

Лидирующие позиции здесь занимает томография, которая позволяет получать изображение внутренних органов слоями и воссоздавать с помощью компьютера их трехмерное изображение. В зависимости от физических принципов, заложенных в эти приборы, они «видят» разные ткани организма по-разному. Так ткани мозга содержат относительно много воды (здесь Аристотель был прав), и, следовательно, атомов водорода, поэтому мозг лучше «разглядывать» с помощью ЯМР-томографа. Для мышей, имеющих малые размеры, необходимо иметь и соответствующие «мышиные» приборы. И такие машины созданы. Инженеры сумели повысить разрешение ЯМР-томографов до десятков микрон (!) – неплохая точность даже в масштабах мышиных органов. Каждый такой прибор очень дорогой и непосилен для академической лаборатории, занимающейся фундаментальными исследованиями. Таким прибором может владеть только центр коллективного пользования, который сделает исследования доступными для многих лабораторий. И здесь в очередной раз становится очевидным обеспечение дорогостоящих экспериментов высококачественными стандартизированными животными, использование которых позволяет получить надежные результаты при небольшом количестве повторов.

Чего ради идти на такие траты? Ради возможности изучать все более глубокие фундаментальные процессы жизни организма. Один из самых современных образцов такого инструмента – Bruker Bio Spin, который предполагается приобрести для комплектации ЦКП генетических моделей, обладает программами, позволяющими выделять движущиеся ткани: кровь, сердечную мышцу, и открывают заманчивые возможности исследования на живой нетравмированной мыши. Этот же прибор, точнее приборный комплекс, способен дополнять информацию, получаемую в новой, считающейся очень перспективной, области радиомедицины, томографии с применением позитрон-эмитирующих изотопов (PET). Есть еще исключительно привлекательная функция, заложенная в современный исследовательский ЯМР-томограф, это его способность проводить спектроскопический анализ вещества в заданной точке живого нетравмированного организма.

Значительный прогресс происходит и в методах оптического исследования организма. Тенденция та же, поиск путей исследовать животное, сохраняя ему жизнь, а по возможности и комфорт. Светочув­ствительные приборы, способные регистрировать отдельные кванты света, позволяют видеть светящиеся молекулы-трассеры прямо сквозь ткани мыши, правда, мышь должна быть как минимум белая, а лучше и вовсе голая, такие тоже бывают. Сейчас уже проводятся исследования роста и метастазирования опухолей, клетки которых мечены генами, производящими светящий белок – люциферазу. Однако возможно оптическое наблюдение белков, которые сами в обычных условиях света не производят, но генерируют его в результате возбуждения внешним излучением. Такой индуцированный свет позволяет видеть молекулярные структуры, которые его излучают даже сквозь ткани организма. Аппаратура, позволяющая вызывать и регистрировать излучение нативных молекул в клетках или межклеточном пространстве, в толще тканей (при этом особенно интересуются мозгом) сейчас считается очень перспективной и разрабатывается во многих ведущих медицинских университетах мира. Традиционное рентгеновское исследование в настоящее время также получило новые функции. Появилась аппаратура, способная анализировать спектральный состав проходящих Х-лучей и на этой основе изучать состав костной, жировой и других тканей, что необходимо при исследовании моделей ряда заболеваний, связанных с нарушением минерального и жирового обмена. Одновременно с развитием исследований организма с применением электромагнитных излучений, о которых говорилось выше, развивались и совершенствовались традиционные инвазивные методы. Многие из них сейчас уже нельзя называть кровавыми, настолько незначительны повреждения в организме при их применении.

Для решения многих прикладных и фундаментальных задач исследователям необходимо знать концентрацию тех или иных веществ в изучаемой ткани или, наоборот, вводить заданные количества препаратов в определенные органы. Причем желательно это делать незаметно для животного, и уж точно эта процедура должна быть безболезненна. Традиционно это делалось, в лучшем случае, методом биопсии – процедуры для которой часто применялся наркоз. Сейчас же создан спектр микродиализных приборов, которые могут безболезненно находиться в теле постоянно и позволяют брать пробы тканевой жидкости или вводить тестируемое вещество незаметно для животного.

Закончить этот краткий обзор некоторых современных методов, применяемых в биомедицинских исследованиях хочется на философской ноте. Все, даже самые лучшие методы имеют и свои отрицательные стороны. Для тех методов, о которых говорилось выше, положительная сторона – это их эффективность, а отрицательная – дороговизна и сложность применения. Для проведения исследований такими методами надо вкладывать значительные средства в приборы, воспитывать специалистов высокого уровня и оплачивать их работу. Но результаты окупают все. Вспоминается библейская притча о талантах, где говорится, что больше добавится тому, кто богаче…