Рассмотрите
«тонкую» хирургию с клеточной перспективы: вонзается огромное лезвие, р
азрубая вслепую мимо и через молекулярные механизмы огромного количес
тва клеток, убивая при этом тысячи. Затем огромный обелиск ныряет сквозь
разделённые толпы клеток, протаскивая за собой кабель, широкий как товар
ный поезд, чтобы связать эти толпы клеток снова. С клеточной перспективы,
даже самая тонкая хирургия, выполняемая самыми тонкими скальпелями и с в
еличайшим мастерством, всё же ещё работа мясника. Только способность кле
ток изолировать мёртвые, перегруппировываться и размножаться делает л
ечение возможным.
Однако как слишком хорошо знают многие парализованные жертвы несчастн
ых случаев, не все ткани заживают.
В отличие от хирургии, лекарственная терапия имеет дело с самыми тонкими
структурами в клетках. Молекулы лекарств Ц простые молекулярные устро
йства. Многие воздействуют на специфические молекулы в клетках. Молекул
ы морфия, например, связываются с определёнными рецепторными молекулам
и в мозговых клетках, воздействуя на нейронные импульсы, которые сигнали
зируют о боли. Инсулин, бета-блокираторы и другие лекарства соответству
ют другим рецепторам. Но молекулы лекарств действуют без направления. Бу
дучи один раз введёнными в тело, они толкаются и ударяются везде в раство
ре случайным образом до тех пор, пока они не ударятся в целевую молекулу, о
кажутся соответствующими и прилипнут, воздействуя на её функцию.
Хирурги могут видеть проблемы и планировать действия, но у них имеются г
рубые инструменты; молекулы лекарств воздействуют на ткани на молекуля
рном уровне, но они слишком просты, чтобы ощущать, планировать и действов
ать. Но молекулярные машины, управляемые нанокомпьютерами предложат вр
ачам иную альтернативу. Они объединят датчики, программы и молекулярные
инструменты, чтобы образовывать системы, способные исследовать и восст
анавливать элементарные компоненты отдельных клеток. Они дадут хирург
ический контроль в молекулярную область.
Эти продвинутые молекулярные устройства появятся лишь через годы, но ис
следователи, мотивируемые потребностями медицины, уже изучают молекул
ярные машины и молекулярный инжиниринг. Лучшие лекарства воздействуют
на определенные молекулярные машины определенными способами. Пеницилл
ин, например, убивает некоторые бактерии, предотвращая работу наномашин
, которые бактерии используют для постройки стенок своей клетки, и при эт
ом он почти не воздействует на человеческие клетки.
Биохимики изучают молекулярные машины, чтобы и научиться, как их строить
, и научиться как их разрушать. Во всем мире (и особенно в странах третьего
мира) отвратительное разнообразие вирусов, бактерий, простейших, грибов
, и червей паразитируют на человеческой плоти. Подобные пенициллину, без
опасные эффективные лекарства от этих болезней нейтрализовали бы моле
кулярные машины, оставляя молекулярные машины человека нетронутыми. До
ктор Сеймур Соген, профессор фармакологических наук из SUNY (Стони Брук, Нью-
Йорк) утверждает, что биохимики должны систематически изучать молекуля
рные машины этих паразитов. Как только биохимики определили форму и функ
цию жизненно важной белковой машины, в большом числе случаев они могут р
азработать молекулу, сделанную так, чтобы блокировать её действие и разр
ушать её. Такие лекарства могли бы освободить человечество от таких древ
них ужасов как schistosomiasis и проказа, и от таких новых как СПИД.
Фармацевтические компании уже переделывают молекулы, основываясь на з
нании того, как они работают. Исследователи компании Апджон разработали
и сделали измененные молекулы вазопрессина Ц гормона, который состоит
из короткой цепи аминокислот. Вазопрессин усиливает работу сердца и сни
жает скорость, с которой почки вырабатывают мочу; это увеличивает кровян
ое давление. Исследовании разработали модифицированные молекулы вазоп
рессина, которые воздействуют на молекулы-рецепторы в почках в большей
степени, чем на молекулы-рецепторы в сердце, придавая им более специфиче
ский и контролируемый медицинский эффект. Ещё более недавно, они разрабо
тали модифицированные молекулы вазопрессина, которые присоединяются к
рецепторным молекулам почек, не оказывая прямого эффекта, таким образом
блокируя и подавляя действие естественного вазопрессина.
Потребности медицины будут двигать эту работу вперед, мотивируя исслед
ователей предпринимать дальнейшие шаги по проектированию белка и моле
кулярному инжинирингу. Давление и медицинских, и военных, и экономически
х факторов толкают нас в одном и том же направлении. Ещё даже до ассемблер
ной революции молекулярная технология будет давать нам впечатляющие у
спехи в медицине; тенденции в биотехнологии это гарантируют. Однако, эти
успехи будут в целом постепенными и труднопредсказуемыми, и каждое буде
т использовать своё небольшое поле в биохимии. Далее, когда мы применим а
ссемблеры и системы технического ИИ к медицине, мы получим широкие спосо
бности, которые легче предвидеть.
Чтобы понять эти способности, рассмотрим клетки и их механизмы самовосс
тановления. В клетках вашего тела, естественные радиация и вредные химич
еские вещества расщепляют молекулы, производя химически активные моле
кулярные фрагменты. Они могут ошибочно присоединяться к другим молекул
ам в процессе, называемом перекрёстным связыванием. Также как шарики и к
апельки клея повредили бы машину, так же радиация и химически активные ф
рагменты повреждают клетку, и разрушая молекулярные машины и склеивая и
х.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117