Мир, в котором мы живем, стремительно меняется, и многое из того, что раньше казалось фантастикой, становится реальным. Возможно, сегодня мы стоим в двух шагах от научно-технической биомедицинской революции, основывающейся на достижениях, в том числе в области нанотехнологий, способной явить нам «чудо» регенерации систем, органов и тканей человеческого организма, решить проблемы генетически обусловленных болезней, а также биологического старения.

Молодым врачам еще предстоит постичь и научиться применять на практике всё то, что касается наномедицины. Это новое перспективное научное медицинское направление, в основе которого лежит точечное воздействие на организм на атомном и молекулярном уровнях, а также использование предназначенных для этой цели новых физических принципов, миниатюрных нанороботов, информационных и телекоммуникационных технологий, нанокомпьютеров с искусственным интеллектом. Но, как и у любого «переворота», у нанотехнологической революции могут быть свои последствия, предсказать которые с высокой точностью сегодня не представляется возможным.

Помочь разобраться с вопросами биологической безопасности, возникшими с развитием нанотехнологий, мы попросили Владимира ЯРЫГИНА, долгое время работавшего в области биомедицины, академика РАМН, члена президиума РАМН, заведующего кафедрой биологии Российского государственного медицинского университета им. Н.И.Пирогова, председателя научно-экспертного совета НП «Содружество молодых врачей».

- Владимир Никитич, сегодня большое внимание уделяется проблеме, которая стала очень актуальной только некоторое время назад, - биологической безопасности. Все об этом говорят, но порой не совсем представляют, что же это такое...

- Биологическая безопасность - это очень широкое понятие. Если раньше оно присутствовало в голове у каждого скорее на бессознательном уровне, то теперь оно всё более четко осознается учеными-биологами разных направлений исследований и интересов. По сути, термин «биобезопасность» сейчас рассматривается как сохранение живыми организмами своей биологической сущности, биологических качеств, системообразующих связей и характеристик. В это входит, в том числе, предотвращение широкомасштабной потери биологической целостности, которая может произойти в результате того или иного воздействия: например, внедрения чужеродных форм жизни в сложившуюся экосистему; воздействия генной терапии или инженерии или вирусов; возникновения неблагоприятной экологической обстановки, загрязнения воды и почвы; бактериальной загрязненности пищи.

В третье тысячелетие человечество вошло с громадными знаниями в области наук о жизни и колоссальным потенциалом их практического использования. Путем манипулирования молекулами ДНК и РНК современный человек может произвольно и направленно изменять наследственность окружающего его живого мира - бактерий, растений, животных и человека. Это открывает беспрецедентные возможности для технологического прогресса (биотехнология и биоинженерия), революционных прорывов в медицине (генная терапия) и сельском хозяйстве (трансгенные, или генетически модифицированные, растения и животные). Вместе с тем - и в связи с этим - биологическая безопасность становится одной из главных проблем человечества в наступившем тысячелетии.

Если вначале мы видели угрозы токсичного и бактериального характера, то сегодня опасности исходят из прогресса биологической науки, в первую очередь молекулярной биологии и ее практических применений, таких как генная и белковая инженерия, генная терапия, иммунология, молекулярное управление развитием и пр.

Возьмем, к примеру, создание новых рекомбинантных генов, ранее не существовавших в природе, и прогрессирующее распространение трансгенных, или генно-модифицированных организмов, используемых в качестве сельскохозяйственных культур и пород (рис, соя, кукуруза, картофель и пр.), а также в микробиологической промышленности. Здесь потенциальная опасность заключается в возможности неконтролируемого распространения новых видов и генов, нарушающих природное равновесие и живые системы.

Еще более серьезную опасность представляет собой манипулирование человеческой наследственностью. Еще совсем недавно пресса пестрила новостями о том, что геном человека расшифрован полностью! Величайший проект завершен. Хорошо это или плохо? С одной стороны, теперь многих наследственных заболеваний можно будет избежать, человек может быть предупрежден об угрозе рака, болезни Альцгеймера и многих других недугах за многие годы, если не десятилетия, до начала их развития, и тогда он ограничит себя в курении или не пойдет работать на вредное производство. Располагая столь индивидуальной информацией, можно будет осуществлять персонифицированное здравоохранение. Продолжительность, качество жизни должны возрасти. Но из возможности получения подобной информации вытекает и более серьезная проблема - обеспечения ее сохранности. Представьте, что данные полного геномного секвенирования со всеми вашими предрасположенностями стали доступны, к примеру, страховой компании! Если уже сейчас широко применяются тесты на курение, от результатов которых зависят условия страхования, то каков будет страховой взнос, если выяснится, что через какое-то время вы можете серьезно заболеть или и вовсе покинуть этот свет? Любая информация при определенном подходе может быть использована во благо или против нас, не говоря уже о такой жизненно важной, как геном человека.

Если говорить о генной терапии, то прогресс в лечении симптомов наследственных дефектов без искоренения самих дефектных генов, как это предполагается всей стратегией генной терапии, будет неизбежно приводить к накоплению вредных генов в человеческой популяции и, следовательно, к деградации генофонда в будущем. В конечном счете это может привести к геронтологическому кризису. Всегда нужно задумываться о последствиях, как не навредить, о том, как то или иное открытие или изобретение может быть использовано, в мирных или иных целях.

- Изменился ли перечень угроз с развитием нанотехнологий?

- Шумихи вокруг нанотехнологий много. Новейшие технологии и разработки - с этим не поспоришь! А по сути, век нанотехнологий - это всего лишь переход на новый размерный уровень. Вот у Леонардо да Винчи не было микроскопа, поэтому это была так называемая макроанатомия, когда исследования делались невооруженным глазом, и нужно сказать, массу вещей увидели и «понаоткрывали»! Но настала пора чем-то глаз вооружить, повысить его разрешающую способность. Так появились микроскоп (сначала светооптический, потом электронный) и наука - микробиология. А сейчас мы с вами являемся свидетелями и даже участниками перехода с микроуровня на наноуровень. И здесь есть ряд очень важных обстоятельств, с которыми приходится считаться.

Прежде всего, уникальна биологическая активность наночастиц. Вследствие своих небольших размеров они могут связываться с нуклеиновыми кислотами (вызывая, например, образование аддуктов ДНК), белками, встраиваться в мембраны, проникать в клеточные органеллы и тем самым изменять функции биоструктур. Следует обратить внимание на то, что наночастицы могут не вызывать иммунный ответ. Процессы переноса наночастиц в окружающей среде с воздушными и водными потоками, их накопление в почве, донных отложениях могут также значительно отличаться от поведения частиц веществ более крупного размера.

Другой не менее важный момент - это невероятная проникающая способность наночастиц. А проникнув туда, куда не следовало бы проникать, они могут натворить таких дел, о последствиях которых сейчас никто ничего определенного пока сказать не может.

Очень высокая удельная поверхность наноматериалов увеличивает их адсорбционную емкость, химическую реакционную способность и каталитические свойства. Это может приводить, в частности, к увеличению продукции свободных радикалов и активных форм кислорода и далее - к повреждению биологических структур (липиды, белки, нуклеиновые кислоты, в частности ДНК).

Высока способность их к аккумуляции. Возможно, что из-за малого размера наночастицы не распознаются защитными системами организма, не подвергаются биотрансформации и не выводятся из организма. Это ведет к накоплению наноматериалов в растительных, животных организмах, а также микроорганизмах, передаче по пищевой цепи, что увеличивает их поступление в организм человека.

Таким образом, совокупность перечисленных факторов свидетельствует о том, что наноматериалы могут обладать совершенно иными физико-химическими свойствами и биологическим (в том числе токсическим) действием, чем вещества в обычном физико-химическом состоянии. Поэтому они должны во всех случаях быть отнесены к новым видам материалов и продукции, потенциальный риск которых для здоровья человека и состояния среды обитания должен тщательно исследоваться, измеряться и по возможности минимизироваться.

В связи с переходом на наноуровень проблема биологической безопасности требует поиска и создания новых подходов ее решения. На исследования свойств и особенностей воздействия наноматериалов, медицинских препаратов, производимых с применением нанотехнологий, на поиск гарантий их безопасности биомедицинское сообщество тратит колоссальные средства.

- В связи с этим закономерен вопрос: каковы нормы и критерии медико-биологической безопасности применения нанотехнологий в здравоохранении?

- Нормативная база по применению нанотехнологий сейчас только подготавливается. Хотя есть, например, приказ Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека об утверждении и внедрении методических рекомендаций по оценке безопасности наноматериалов, в котором приводится алгоритм определения уровня потенциальной опасности наноматериалов для здоровья человека.

В названном выше документе также перечислены принципы проведения исследований безопасности наноматериалов, требования к применяемым тест-системам и отчетам о проведенных исследованиях, определены методы изучения основных физических, химических и молекулярно-биологических свойств нано-материалов и критерии оценки безопасности наноматериалов в экспериментах на лабораторных животных. Здесь можно также найти методы исследования возможного мутагенного действия, определения аддуктов ДНК и пр.

На сегодняшний день подготовлено более 30 нормативно-правовых документов, которые, в частности, определяют требования к ассортименту и созданию банка стандартных образцов наноматериалов для унификации методов при мониторинге безопасности. Созданы требования к банку данных по оценке риска наночастиц и наноматериалов. Сформулированы концепции отбора стандартных образцов наноматериалов абиогенного и биогенного действия при создании их банка данных. Определен подход к разработке документов, регламентирующих требования к стандартным образцам. Подготовлено руководство по составлению паспорта безопасности наноматериалов.

Применительно к медицине, всё, что выводится на человека, будь то новый пищевой продукт или биологически активная добавка к пище, новый лекарственный препарат или новый материал на основе хлопка, композитный материал для пломб или протезы из титана или современных наноматериалов, - всё это требует проверки на биологическую совместимость и биодеградируемость, токсикологическую безопасность. Если речь идет о медикаментах, то помимо всего прочего необходимо определить пути выведения (экскреции) лекарственных веществ и их метаболитов из организма; требуются дорогостоящие доклинические и клинические исследования, а вдобавок еще и время для наблюдения за последствиями. Без этого не обойтись - ведь значимость имеют не только и не столько сиюсекундные эффекты нанотехнологических продуктов, а те, которые могут проявиться в ближайшей (5-10 лет) и в более отдаленной перспективе (через 25-30 лет), кумулятивный эффект нанопродуктов вряд ли сейчас нам понятен, он может сказаться через десятилетия на других поколениях.

Решение вопроса безопасности в сфере наноиндустрии представляет глобальный интерес и имеет в настоящее время приоритетное значение. Об этом говорит создание межведомственной рабочей группы по организации работ на системной основе в области медико-санитарного обеспечения безопасности наноиндустрии. В эту группу, кроме представителей Минздравсоцразвития России, Федерального медико-биологического агентства, Роснауки, Роспотребнадзора, входят представители Роскосмоса, Ростехрегулирования, Минобрнауки, Минобороны России, Российской академии наук, Российской академии медицинских наук и еще ряда ведомств.

Беседу вела Екатерина АСМОЛОВА.