Этот материал входит в подборку статей о новых технологиях и медицине. В планах рассказать, как ученые работают над повышением эффективности лечения рака легких, проблем с сосудами и эндокринной системой и прочих заболеваний. Помогают им в этом 3D-принтеры, виртуальная и дополненная реальность, нейронные сети и другие технологии будущего.
Уже написали о диагностике и лечении болезней сердца, нервной системы, органов чувств и ЖКТ. В этой статье — о заболеваниях кожи.
Диагностика и предотвращение
Перспективное направление для диагностики рака кожи — применение искусственного интеллекта (ИИ). Различные методики могут позволить ускорить и снизить стоимость исследования снимков пациента — алгоритмы, в отличие от врачей, способны работать без выходных и не нуждаются в оплате. Более того, точность анализа некоторых систем превышает показатели медиков.
Несколько примеров ИИ для выявления рака кожи:
Ученые из Рокфеллеровского университета протестировали алгоритм для диагностирования меланомы на 120 изображениях родимых пятен. Он анализирует фотографии по принципу ABCDE (асимметричность, неровность, разноцветность родинки, её диаметр более 6 мл и изменчивость). ИИ смог выявить ранний рак кожи в 98% случаев (чувствительность), а правильно опознать безвредные пятна — в 36% (специфичность), что сопоставимо с осмотром дерматологов.
В исследовательском центре IBM также создали алгоритм для анализа фотографий пятен на коже. При тестировании метод определил рак при анализе глубоких слоев кожи лучше врачей — с точностью 76% против 70,5% (специфичность составила 62% против 59%, а чувствительность — 82% в обоих случаях). По мнению доктора Ноэля Коделлы, участвующего в разработке ИИ, технология не заменит врачей, но сможет служить одним из ряда инструментов для диагностики.
Биологи и программисты из Стэнфордского университета обучили нейронную сеть отличать рак кожи от обычных родинок. По результатам тестов программа определила рак кожи в 77% случаях, врачи это сделали с 66% точностью. Опрошенные журналом Nature дерматологи считают, что программа не смогла бы определить редкие формы меланомы — например, серого, голубого или розового цвета.
Успешность лечения рака кожи, как и других онкологических заболеваний, зависит от сроков его выявления. Для своевременной диагностики служит приложение Miiskin, поддержанное Британским Фондом заболеваний кожи. Оно помогает отслеживать прогресс развития родинок со временем — пользователь фотографирует их, а сервис анализирует изображения и записывает результаты. Приложение также напоминает о необходимости очередной проверки.
Определить заболевание можно не только по снимкам, но и по температуре разных участков тела — раковые клетки развиваются быстрее здоровых, поэтому они теплее. На этом базируется устройство sKan: оно показывает, где кожа нагревается быстрее после резкого охлаждения. Такая диагностика рака кожи на ранних стадиях точнее врачей, опирающихся только на визуальный осмотр.
Себестоимость устройства составляет менее $1000, тогда как существующие неинвазивные методы диагностики меланомы на ранних стадиях стоят десятки тысяч долларов.
#интересное Устройство стало победителем инженерного конкурса James Dyson Award 2017
Спровоцировать развитие заболеваний кожи может излишнее воздействие солнца. Наклейки компании LogicInk помогают избежать обгорания для предотвращения рака кожи. Для этого наклейки используют цветовой индикатор — чем выше интенсивность воздействия солнечных лучей, тем ярче становится ее фиолетовый оттенок.
Лечение
В российской лаборатории BIOCAD был разработан препарат для лечения неоперабельной меланомы. Средство нейтрализует "маскировку" раковых клеток под здоровые, блокируя взаимодействие белков PD-1 и PD-L1. В результате иммунитет получает возможность бороться с раком. В данный момент лекарство находится на второй стадии клинических испытаний. По прогнозам, его использование приведет к остановке развития опухоли у 30-40% больных.
#справка В мире существует два аналога данному лекарству — от компаний BMS и MSD. Оба не зарегистрированы в России, поэтому не могут использоваться в стране
Возможные проблемы с кожей не ограничиваются онкологией — она может быть повреждена в результате травм, ожогов, обморожений и так далее. Естественная регенерация может происходить долгое время и приводить к образованию шрамов.
В Уральском государственном медицинском университете (УГМУ) разработали гель на основе стволовых клеток, который восстанавливает кожу в 1,5–2 раза быстрее естественной регенерации. При этом после повреждений не остается рубцов. Принцип действия геля в ускорении деления клеток. Он может использоваться для лечения ожогов, обморожений и пролежней.
Ученые из Медицинской Школы Перельмана при Университете Пенсильвании обнаружили, что регенерация кожи без оставления шрамов возможна, если предварительно восстановить волосяные фолликулы. Они подают сигнал жировым клеткам о необходимости регенерации, а не перехода в рубцово-соединительную ткань. Метод был протестирован на образцах кожи мышей и людей.
Специальные бинты для регенерации кожи разработали в МИСиС. Ткань для них производится из биоразлагающихся нановолокон из поликапролактона (пластика). Повязки способны ускорить заживление и предотвратить образование рубцов, благодаря содержащимся в них белкам плазмы крови, тромбоцитам и антибактериальным веществам. Бинты прошли доклинические испытания и ожидают начала клинических тестов.
В случае серьезных повреждений естественного восстановления кожи может быть недостаточно — необходима пересадка. Кожу для этого могут взять с другого участка тела пациента, другого человека или у животного (например, свиньи) либо вырастить искусственно. Новые технологии и медицинские исследования помогают усовершенствовать процесс имплантации.
Испанские ученые печатают кожу человека, используя живые клетки. Структура полученной кожи повторяет настоящую — защитный слой эпидермиса и внутренние слои дермы, вырабатывающие коллаген. Скорость печати — 100 кв. см (0,01 кв. м) за 35 минут. Это гораздо быстрее стандартного срока выращивания искусственной кожи для пересадки, который составляет 1 кв. м за 3–4 недели.
Недостатком полученной кожи является отсутствие кровеносных сосудов (об их печати можно прочитать в отдельной статье), однако тесты показывают, что сосуды со временем формируются в пересаженных участках.
Мишель Де Лука, еще один испанский ученый, разработал экспериментальный способ борьбы с неизлечимым кожным заболеванием — буллезным эпидермолизом.
#справка Буллезный эпидермолиз — болезнь, которая характеризуется образованием пузырей и эрозий на коже и слизистых оболочках, ранимостью кожи и ее чувствительностью к незначительной механической травме
Метод состоит в выделении стволовых клеток человека, избавлении от генной мутации, вызывающей болезнь, и производства из них здоровой кожи для пересадки. Мальчик, для которого проводилось лечение, к 7 годам потерял около 80% эпидермиса. После операции кожа была восстановлена и приобрела естественную прочность.
