Текст книги "Будущее медицины: Ваше здоровье в ваших руках"

В то время как это очень серьезные последствия, ни одно из них пока не учитывается в клинической практике, по крайней мере в США. На Тайване и в Сингапуре новый рецепт на карбамазепин нельзя выписать, пока не определен риск развития у пациента синдрома Стивенса – Джонсона, потенциально смертельного побочного эффекта. К сожалению, мы имеем наследие из более чем 6000 лекарственных препаратов, которые были выведены на рынок до того, как появились технология или желание определять взаимодействие между ДНК и лекарственными препаратами. Еще больше беспокоит то, что при имеющихся на сегодняшний день возможностях пока очень мало примеров разработки лекарственных препаратов и систематической работы по раскрытию их фармакогеномного действия какой-либо фармацевтической или биотехнологической компанией. В идеале в будущем ГИС человека будет включать исчерпывающую характеристику ожидаемых взаимодействий его организма с лекарственными препаратами.

Период сохранного здоровья

Эталонный геном человека, который рассматривается как золотой стандарт для геномной вариации, имеет один важный недостаток – люди, которых брали для его создания, были молоды и не имели никакого фенотипа. Таким образом, кажущийся нам надежным «якорь», возможно, изъеден ржавчиной. Например, сильная предрасположенность к образованию тромбов приписывается варианту гена, известному как фактор V Лейдена. Но если вы найдете фактор V Лейдена в эталонном геноме, то это фактор V Лейдена! Нам нужен эталонный геном со строгими фенотипичными характеристиками, чтобы избежать этой проблемы. Необходимо собрать большое количество людей с исключительно долгим периодом сохранного здоровья (как в проекте Wellderly, которым мы в Институте трансляционных исследований Скриппса занимаемся на протяжении последних восьми лет) и провести полногеномное секвенирование, тогда мы сможем быть уверены в здоровом эталонном геноме для сравнения.

Но есть еще одна веская причина, объясняющая, почему геномика периода сохранного здоровья будет крайне важна для человеческой ГИС. Мы мало знаем о генах-модификаторах и защитных аллелях – вариантах признака, соответственно отменяющих риск или обеспечивающих фактическую защиту от болезни. Заслуживающим внимания примером является ген АРР (Amyloid Precursor Protein– предшественник бета-амилоида). Один из редких вариантов этого гена ведет к ранней болезни Альцгеймера, но другой, похоже, полностью защищает от развития болезни Альцгеймера вообще – даже у очень пожилых людей, имеющих две копии ароε4. К сожалению, этот защитный аллель АРР встречается весьма редко (менее чем у 0,3 % людей, имеющих европейских предков), но он может служить бесценным уроком от матери-природы, чтобы мы могли разработать лекарственный препарат для профилактики болезни Альцгеймера в будущем. Точно так же редкие варианты липидного гена под названием АроС3 заметно снижают триглицериды в крови и дают 40 %-ное снижение случаев стенокардии⁴⁴. Более того, бесспорно, имеется большое количество редких вариантов ДНК, которые точно так же снижают риск или дают защиту от болезни, – нам просто нужно их найти! И в конце концов избавиться от того, что можно охарактеризовать как «игноро́м»!⁴⁵

Молекулярные аутопсии

Каждый день в США от болезней сердца внезапно умирают свыше 100 000 человек. Только 10 % из этих людей удается реанимировать⁴⁶. Физические аутопсии для определения причин смерти проводятся редко, а даже когда проводятся, многие молекулярные диагнозы просто упускаются, такие как генетические дефекты ионного канала, например синдром удлиненного интервала QТ или синдром Бругада. Не зная причины внезапной смерти члена семьи, его близкие лишены информации о собственных рисках. Родители ребенка, умершего от СВДС (синдрома внезапной детской смерти), часто очень страдают и остаются в неведении о причинах случившегося. Молекулярная аутопсия, состоящая из полногеномного секвенирования покойного, наряду с секвенированием некоторых здравствующих членов семьи может оказаться особенно информативной. Ниже мы поговорим о необходимости и возможности создания подобного глобального информационного ресурса для молекулярных аутопсий.

Путешествие от утробы до могилы дало нам представление о том, на что похоже будущее ГИС – огромное количество широкомасштабной, паноромной информации для каждого человека. Назовем это 10 на 10: 10 инструментов «омов» и 10 остановок на пути продолжительностью в человеческую жизнь. Но это путешествие посвящено не просто ГИС, или чьей-либо ГИС; оно посвящено моей ГИС. Необходимо, чтобы человек владел своей ГИС, а в случае детей это должны быть родители, пока они не передадут право собственности ребенку. Она будет использоваться человеком для того, чтобы сделать важный клинический выбор, как сделала Анджелина Джоли.

Это данные отдельного человека, его медицинская суть, то, что объясняет его устройство, и никто другой не заинтересован в их правильном использовании. Право собственности станет более очевидным благодаря режиму передачи данных по мере того, как ГИС в конечном счете будет поступать к человеку через принадлежащие ему портативные беспроводные устройства. Фактически вся моя собственная геномная последовательность уже введена в мой iPad; все мои данные передаются с устройства на устройство и отражаются на экране смартфона. Однако отображение на экране – это просто опыт конечного пользователя. Как все эти данные будут собираться, храниться и интерпретироваться? Как в конечном счете они докажут свою пользу любому конкретному человеку? Для моей ГИС потребуется облачное хранилище данных. Гораздо важнее сбора и хранения данных возможность проведения предсказательной аналитики. Ниже вас ждет целая глава, посвященная этой увлекательной теме.

Но пока у нас нет никакой реальной ГИС или индивидуального облачного хранилища данных. Отрезвляющая реальность состоит в том, что мы до сих пор имеем дело с довольно примитивным, беспорядочным и бессистемным набором данных, медицинскими картами, лекарственными назначениями, лабораторными анализами и сканами, разбросанными по различных учреждениям. И при сегодняшнем устойчивом патернализме все они, по сути, принадлежат врачам и медицинскому сообществу и контролируются ими. Пока мы дождемся человеческой ГИС, есть жизненно важные способы, с помощью которых мы можем заметно улучшить и даже революционизировать методы использования традиционных компонентов медицинской информатики на службе человека. Об этом в следующей главе.

Глава 6
Мои анализы и сканограммы

Оснастите обычных людей так, чтобы они могли сами ставить себе надежные диагнозы в любом месте, в любое время.

Ариэль Сабар, 2014 г.¹

Я глубоко убеждена, что основное право человека, которое должно быть у любого, – это доступ к такой инфраструктуре тестирования, которая сможет сообщить вам о тех или иных состояниях тогда, когда у вас еще есть время что-то сделать.

Элизабет Холмс, генеральный директор Theranos²

В любой другой отрасли технологии снижают затраты, и потребители считаются вполне способными принимать самостоятельные решения.

Дэвид Голдхилл³

На карикатуре в New Yorker очень хорошо подмечены взаимоотношения между врачом и пациентом: «Это простой стресс-тест – я беру у вас анализ крови, отправляю его в лабораторию, а потом не связываюсь с вами, чтобы сообщить результат»⁴. Я прекрасно знаком с этой ситуацией, причем с обеих сторон «медицинского забора», поэтому поразился, прочитав в Wall Street Journal о 29-летней женщине, бросившей учебу в Стэнфордском университете и создавшей компанию для того, чтобы сделать лабораторные исследования более эффективными, доступными и менее болезненными, причем по ценам в разы меньше нынешних.

Эту женщину зовут Элизабет Холмс. Она бросила учебу после первого курса, чтобы основать компанию под названием Theranos^{2, 5–7}. В интервью Wall Street Journal она сказала: «Искусство венесекции возникло вместе с кровопусканием в 1400 г. до н. э., а современная клиническая лаборатория появилась в 1960-е гг. – и с тех пор она по большому счету не менялась». И далее: «У вас на руке затягивают жгут, в вену втыкают иглу, а потом набирают кровь пробирка за пробиркой»⁵. Да, все так и есть.

В США каждый год делается примерно 10 млрд лабораторных анализов, и от 70 % до 80 % решений^{2, 5} принимается с их учетом. Понимая, какую огромную часть медицины составляют анализы, и узнав о том, что происходит что-то очень инновационное, я отправился в главный офис Theranos, чтобы взять интервью у Холмс. Это огромный модернизированный склад, окрашенный в яркие цвета, с развешенными повсюду большими фотографиями счастливых детей.

Мое посещение началось с легкого обеда, мы немного поговорили о том, как она прекратила учебу в Стэнфордском университете в возрасте 19 лет и как провела последние 10 лет, создавая Theranos – компанию, которая до последнего времени, можно сказать, действовала украдкой. Перед тем как начать интервью, я спросил у Холмс, можно ли мне сделать анализ крови. Она была счастлива удовлетворить мою просьбу. Это был приятный и новый опыт. Никакого жгута. Никаких «поработайте кулачком» и огромных игл. Вместо этого молодая женщина, которая проводила у меня забор крови, надела мне на указательный палец устройство для согревания пальца, чтобы расширить кровеносные сосуды. Затем она поймала капельку крови в один из так называемых нанотейнеров, причем я даже не почувствовал укола, и отправилась в лабораторию, которая находится в том же здании. Было исследовано свыше 50 показателей (некоторые из них показаны на рис. 6.1), и результат я получил уже через несколько минут. Обнадеживало и то, что результаты соответствовали анализам, которые ранее делались в обычной лаборатории: повышенный сахар из-за того, что я только что пообедал, а ЛПВП, или «хороший» холестерин, чуть понижен, о чем я давно знаю. На самом деле главное, что меня интересовало, – это то, каким образом результаты всех этих анализов так быстро поступили ко мне, при том что делались они на основании всего одной капли крови и исследовали работу почек, функции печени, химический состав крови, липидный статус, полный подсчет клеток крови и многое другое. Обычно на это требуется по крайней мере две пробирки и много часов ожидания.

В целом Theranos предлагает 1000 лабораторных анализов по ценам на 50 % ниже, чем те, что в настоящее время компенсируются в соответствии с программой Medicare, и от 70 % до 90 % ниже в сравнении со счетами, которые выставляют лаборатории при больницах^{2, 5}. Все анализы и цены есть на сайте компании⁸. Еще более радикален их договор с аптечной сетью Walgreens. Мы обсуждали контракт с Walgreens, о котором было недавно объявлено. В соответствии с ним в аптеках специально отводится место, где фармацевтов или их помощников будут учить брать кровь по методу Theranos, причем во всех 8200 аптеках, входящих в сеть. Особенно знаменательна здесь роль фармацевтов. Такое признание несколько необычно среди врачей, но Холмс назвала это «прекрасным применением талантов работников этих аптек»⁹. Цель: находиться не более чем в пяти милях от каждого американца.

Но самым важным вопросом для меня был следующий шаг – доставка результатов пациенту. Холмс утверждает, что доступ пациентов к результатам их анализов – одно из основных прав человека^{2, 9}. Это его кровь и его анализ¹⁰. Почему у человека нет доступа к собственной крови? Единственная причина, по которой поначалу Элизабет и Theranos не предоставляли результаты клиентам, состояла в том, что медицинская система не была к этому готова. Мы застряли в эпохе патернализма, и это подтверждает комментарий, опубликованный в 2011 г. в одном из ведущих медицинских журналов, который на долгие годы врезался в мою память: «Следует ли пациентам иметь прямой доступ к результатам своих лабораторных анализов?»¹¹

Как могут ведущие врачи сегодня продолжать задаваться вопросом, стоит ли пациентам иметь прямой доступ к результатам своих анализов? Они объясняют свои сомнения тем, что пациенты запутаются в результатах, это вызовет у них ненужное беспокойство и только лечащий врач на самом деле поймет данные и рассмотрит их в контексте. Я так не думаю. В лабораторном отчете всегда есть столбик с референсными значениями, и любой человек способен разобраться, какие показатели соответствуют норме, а какие нет. Им в помощь могут быть добавлены «звездочка» или две, а также обозначения Н (высокий) или L (низкий), как показано на рис. 6.1, для подчеркивания каких-то аномальных показателей. Это безусловно проще, чем изучение счета за газ или электричество или выписка из кредитной карты. Что касается беспокойства, я не видел никаких научных доказательств по этому поводу, кроме устоявшегося мнения некоторых врачей. На самом деле результаты исследования 1546 пациентов, которые смотрели результаты своих анализов онлайн, опубликованные в Journal of Participatory Medicine, показали малую степень или отсутствие беспокойства, путаницы, страха или раздражения (их продемонстрировали менее или 1 % участников эксперимента); 98 % пациентов посчитали, что это им помогает, и вывод был таков: «Исследование показывает, что реакция пациентов, изучающих результаты своих анализов онлайн, в подавляющем большинстве случаев демонстрирует скорее положительные, чем отрицательные эмоции»¹². Но эти выводы пока не изменили медицинскую практику или восприятие медицинского сообщества в целом. Как я уже упоминал, потребители услуг здравоохранения на самом деле уподобляются персонажу Родни Дэнджерфилда с его присказкой «Никто меня не уважает».

Несмотря на нежелание медиков выпустить из своих рук результаты анализов, есть основания полагать, что такое положение вещей все-таки изменится. Мобильное приложение Kaiser Permanente и сайт компании в Интернете предлагают своим членам (обратите внимание, что их не называют пациентами) доступ к результатам анализов. Несколько организаций здравоохранения последовали этому примеру, и некоторые даже рекламируют это как дополнительную льготу. Даже Quest Diagnostics и LabCorp, два крупнейших лабораторных центра в США, начинают делать результаты анализов доступными для пациентов через мобильные приложения. Это дает основание полагать, что они не живут в патерналистском государстве; но во многих штатах требуется подтверждение врача. В последнее время появились новые лаборатории, исследующие кровь, как, например, WellnessFX и DirectLabs¹³, позволяющие клиентам получать результаты онлайн. В 2014 г. Medicare издала новое правило, в соответствие с которым от лабораторий требуется представлять пациентам копии полученных результатов не позднее чем через 30 дней после поступления запроса^14–19а. Вместо передовицы, в которой спрашивается, следует ли пациентам иметь доступ к результатам анализов, теперь публикуется обнадеживающая статья, в которой врачей убеждают активно консультировать пациентов, убирать барьеры и пользоваться благами перемен^19b. Так что, по крайней мере, наблюдается движение в правильном направлении, при котором предпочтение отдается законным владельцам данных.

Мы далеки от права собственности на наши персональные данные, и еще дальше мы от генерирования персональных данных – от права заказывать и даже проводить анализы самим. Однако благодаря прогрессу в лабораторных исследованиях технологии существуют – приложения к смартфонам, в которых содержится «лаборатория на чипе»²⁰, «лаборатория в сжатом виде»²⁰, дали возможность комбинации микроэлектроники и микрофлюидного устройства, с одной стороны, и смартфона с микропроцессором и функциями дисплея – с другой^21–26. В результате получается идеальное устройство для диагностики на месте – быстрого анализа цифровых фрагментов нашего организма в форме крошечных объемов (менее 10 нанолитров) – крови, мочи, слюны, дыхания и даже самой ДНК. То, что кто-то написал статью под заголовком «Микрофлюидные технологии позволяют вам самим распечатывать результаты ваших анализов» (Microfluidic Technology May Let You Print Out Your Own Health Tests), должно дать вам ощущение, что происходит что-то необычное за пределами привычных мест, где проводятся анализы, – поистине анализы из серии «сделай сам».

Смартфоны для анализа или секвенирования ДНК незаменимы в некоторых методиках компаний Genia, Biomeme и QuantuMDx²⁷. Их возможности позволяют сделать, например, анализ на месте с целью определения взаимодействия лекарств, назначенных пациенту, или быстрое секвенирование патогена с целью определения причины и оптимального лечения инфекции или для фактического секвенирования участка генома. Маленькое мобильное устройство для этих целей описано как «децентрализованный универсальный диагностический инструмент»²⁷, который может легко связать с облачным хранилищем данных для интерпретации результатов.

Вот частичная сводка некоторых поразительно разнообразных анализов из серии «лаборатория на чипе», которые уже интегрированы или вскоре будут интегрированы в смартфон. Анализ крови включает сахар, гемоглобин, калий, холестерин, функцию почек, функцию печени, щитовидной железы, мозговой натрийуретический пептид (используется для отслеживания проблем с сердцем), токсины и различные патогены (включая малярийный, туберкулезный, денге, кишечный шистосом, сальмонеллу и ВИЧ с возможностью отслеживать лимфоциты СD4⁺ и CD8⁺ T и вирус саркомы Капоши)^28–38. При исследовании мочи список включает полный количественный анализ, белок (альбумин), человеческий хорионический гонадотропин (для мониторинга преэклампсии в случае осложненной беременности) и инфекции мочеиспускательного канала³⁹. При анализе слюны есть возможность определить штаммы вируса гриппа и стрептококковую ангину²³. Самое удивительное, пожалуй, это разнообразие проб, получаемых из дыхания, – соль молочной кислоты, алкоголь, сердечная недостаточность, наркотики (кокаин, марихуана, амфетамины) и даже некоторые виды рака⁴⁰.

Последнее может показаться странным, но известно, что собаки способны учуять рак^41–45. Кажется, впервые об этом заговорили в 1989 г., после того как журнал The Lancet рассказал о женщине, собака которой (помесь колли и добермана) постоянно нюхала родинку, что заставило женщину обратиться к медикам и привело к диагностированию меланомы⁴⁶. К 2004 г. независимо друг от друга разные источники сообщали о способности собак «диагностировать» рак легких по дыханию и рак мочевого пузыря по моче. Дальнейшие подтверждения эта информация получила в 2006 г., когда одна клиника в Северной Калифорнии провела сбор проб дыхания у 55 человек с диагностированным раком легких и у 83 здоровых людей в виде контрольной группы. Три лабрадора и две португальские водяные собаки подтвердили диагноз в 99 % случаев! Точно так же собаки смогли определить рак простаты через пробы мочи с точностью в 98 %. В Пенсильванском университете имеется Центр служебных собак, где голландские овчарки (хердеры) и немецкие овчарки продемонстрировали 90 %-ную точность в определении рака яичников^47–50. Собаки обладают поразительным обонянием, поскольку у них свыше 220 млн обонятельных рецепторных клеток, в четыре или пять раз больше, чем у людей, поэтому их способности к улавливанию разнообразных органических химических веществ, испускаемых опухолью, – таких как спирты, алкены и производные бензина – поразительны. На самом деле это означает, что обонятельные пути собаки представляют собой очень мощные «лаборатории на чипе»! Основываясь на этих исключительных собачьих способностях, многие компании, например Adamant Technologies, Nanobeak и Metabolomx, тестируют «электронный нос» смартфона для обнаружения рака через дыхание – не только рака легких, но также и рака яичников, печени, желудка, груди, колоректального рака и рака простаты^{51, 52}. Одна из разработок для диагностирования рака с помощью анализа дыхания была предложена Израильским технологическим институтом Технион в Хайфе, Израиль. В ней используется комплект из 40 золотых наночастиц в качестве электродов, которые присоединены к слою молекул известных органических соединений, служащих датчиками, и воздух, выдыхаемый человеком, генерирует пробу, которую анализирует программа. С помощью микроэлектроники, воспроизводящей острое обоняние, такие датчики смартфонов испытывают для количественного определения и других метаболитов, которые будут связаны с определенными болезнями, как, например, окись азота в случае астмы.

Работа лаборатории на чипе выходит за пределы смартфона, поскольку специальные пластыри с введенными подкожно микроиглами или электрохимические чипы, плотно прилегающие к коже, показали способность анализировать химические вещества, как, например, соль молочный кислоты в поте⁵³. Данные в режиме реального времени могут быть представлены через смартфон. Аналогично в настоящее время проверяется возможность беспроводной передачи и вывода на дисплей смартфона информации об уровне глюкозы в крови, используя контактные линзы, измеряющие уровень глюкозы в слезной жидкости.

Раздвигает границы лаборатории на чипе и группа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая использует 3D-принтер для того, чтобы сделать легкое по весу приложение к камере смартфона. Эта необычная камера может фотографировать один-единственный вирус, как, например, цитомегаловирус, размер которого всего лишь 150–300 нанометров (человеческий волос составляет порядка 100 000 нанометров)³¹. Такой метод быстрого обнаружения патогена может рассматриваться как дополнение к стратегии секвенирования. Мы вернемся к этому ниже, в главе о «плоской Земле». Подобная «лаборатория на чипе» в смартфоне доставляет сложные лабораторные исследования куда угодно, даже в самые удаленные уголки, где бывают перебои с электричеством.

Однако есть некоторые проблемы: любые анализы должны быть технически подтверждены, чтобы знать, что данные точные; кроме того, они должны иметь пользу с точки зрения лечения пациентов (т. е. служить руководством к действию) и должны быть рентабельными. Хотя существуют поразительные и беспрецедентные возможности для измерения уникальных белков через смартфон, например свидетельствующих о черепно-мозговой травме или любом типе рака⁵⁴, есть много свидетельств и того, как выяснялось при серьезной оценке, что биомаркеры не сработали. Не из-за того, что в анализах не хватало точности, а из-за проблемы соответствия лабораторных анализов и клинических результатов. Стоит учитывать количество заявленных биомаркеров в сравнении с количеством биомаркеров, которые обычно используются в клиниках, – 150 000 к 10055. Это означает, что есть большая вероятность ложных заявлений или преждевременного толкования неподтвержденных лабораторий на чипе на коммерческом рынке.

Тем не менее мы теперь вступаем в эпоху полной демократизации лабораторных исследований. Цель Theranos – обеспечить удобную лабораторию в аптеке или магазине, на расстоянии не более пяти миль от каждого дома в США. Переход к лабораторным исследованиям на основе смартфонов, конечно, избавит от необходимости куда-то ходить. Это второй узловой пункт обходного пути: вначале лаборатория центра или больницы, затем аптека на углу. Во время интервью с мисс Холмс я спросил ее об этой следующей волне перемен, которая когда-нибудь произойдет; она ответила, что ее компания «очень старается идти в этом направлении»⁹.

Конечно, она это понимает – все цифровое для нее естественно, она родилась в цифровом обществе. Но как их модель лабораторных исследований будет адаптирована к модели, основанной на смартфоне клиента, не совсем понятно. Тем не менее я не думаю, что само направление нашего движения вызывает вопросы. Как первый домашний тест на беременность, проведенный в 1978 г., ознаменовал новую эпоху с точки зрения расширения возможностей потребителя, точно так же эти новые продукты и компании являются предвестниками грядущей, ничем не ограниченной перспективы любого анализа в любое время и в любом месте.