я могу 
Все гениальное просто!
Машины и Механизмы
Все записи
текст

Сюжет к ужастику «Грипп неуязвимый»: разбираем гаджеты и лекарства против вируса

Ежегодно от акул погибает не больше десяти человек. От призраков, наверное, ноль. От гриппа – приблизительно 500 тыс. Но ужасы все равно снимают про первых и вторых. Иногда встречаются ленты про несуществующую смертельную инфекцию, такие как «Эпидемия» или «Носители». Но киношный вирус не нужен: грипп мутирует очень быстро, и какой-нибудь штамм окажется опаснее других, как в корейском фильме «Вирус». Наш ужастик будет про то, как люди борются с ним, терпят поражение, а в конце появляется ученый, который всех спасает. Можно даже не изобретать для этого гаджеты и лекарства – все уже есть.
Сюжет к ужастику «Грипп неуязвимый»: разбираем гаджеты и лекарства против вируса

Глава 1. Диагностика

Улицы города опустели. Качели скрипят на ветру, а в обычно людном торговом центре работают только аптека и ликеро-водочный. Что случилось? В город пришел грипп.

Чаще всего мы понимаем, что подхватили болезнь, слишком поздно – когда предотвратить распространение вируса в организме уже нельзя, и приходится бороться с набравшей силу заразой. Но скоро у каждого будет возможность выявить заражение на ранней стадии – ученые из Университета штата Нью-Йорк создали детектор респираторных заболеваний. Устройство выглядит как алкотестер и работает похожим образом. На грипп указывают несколько биомаркеров: наличие изопрена, аммиака и увеличенное содержание азота в выдыхаемом воздухе. В «гриппотестере» есть три полупроводниковых датчика – нанокристаллические структуры, которые реагируют на изменения выдыхаемого человеком воздуха и замечают в нем те самые биомаркеры. Достаточно дыхнуть в трубку, и гаджет покажет, есть ли у вас вирус. Пока изготовлен только прототип детектора, но ученые уверяют, что производство переносных аппаратов будет достаточно простым и дешевым, чтобы они появились в каждом доме.

Датчик с блютусом фото: mdpi.com

Глава 2. Лечение

Итак, жители научились безошибочно определять зараженных на ранних стадиях и теперь могут изолировать их для лечения, чтобы хоть как-то сдержать эпидемию. Если выявить грипп вовремя, то процесс выздоровления можно облегчить и даже немного ускорить.

С вирусом борются два типа препаратов: ингибиторы фермента нейраминидазы и М2. Первые подавляют распространение вируса в организме, а вторые предотвращают его проникновение в клетки, но к ним у всех существующих штаммов уже выработался иммунитет. Поэтому чаще противовирусные препараты работают на основе нейраминидазы. Один из них, популярный «Тамифлю» (осельтамивир), способен сократить болезнь на сутки, если принять таблетку в первые 48 часов после начала заболевания, а потом еще дважды в день на протяжении пяти дней. Лекарство «Тамифлю» было одобрено в 1999 году Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США и оставалось единственным противовирусным препаратом на протяжении 20 лет. Еще более широкую популярность оно получило в 2005 году после вспышки птичьего гриппа, а в 2008 году – после вспышки свиного. Только в 2018 году одобрили новое лекарство – «Ксофлюзу». Препарат блокирует размножение вируса – достаточно принять медикамент в первые 48 часов, и продолжительность болезни сократится в среднем на 33 часа. Результат не сильно отличается от «Тамифлю», но надо успеть принять только одну таблетку, а это несомненный плюс.


Инфографика: xofluza.com

Глава 3. Профилактика спасительная

Таблетки помогают сдержать распространение инфекции. Но грипп захватил всю страну, не работают грузовые перевозки, аэропорты, вокзалы – все на карантине. Лекарства на исходе, вирус мутирует слишком быстро, и новую вспышку уже не удается подавить – начали заболевать те, кто вылечился в начале пандемии. Когда надежда стала таять, появляются химики из Иркутска, разработавшие препарат против гриппа… из сахара.

Ученые из Иркутского института химии Сибирского отделения РАН модифицировали молекулу глюкозы так, что она предотвращает заболевание гриппом у лабораторных мышей. Испытания на людях пока не проводились. Полиуглеводы из растений, которые несут в себе сульфатные группы -SO4, обладают противовирусной активностью, но они плохо растворяются в воде и подавляют свертывание крови. Это усложняет их усвоение организмом и потенциально может даже навредить. Ученые попытались сохранить их противовирусные свойства, убрав побочные. Для этого они заменили сульфатные группы на сульфитные -SO3 в связке с ионами калия (их растворимость и усваиваемость выше), что позволило добиться желаемого результата. Эффективность новых соединений оказалась такой же, как у сульфатных групп -SO4. Мыши, которым вводили этот углевод, при этом подвергая воздействию вируса, оставались здоровыми, как и в случае использования углеводов с сульфатами.


Сотрудницы Иркутского института химии Сибирского отделения РАН фото: isc.irk.ru

Глава 4. Профилактика сезонная

Наконец город возвращается к привычной жизни. Болезнь унесла многих, выжившие тщательно отслеживают малейшие признаки заболевания. Тем временем оживает транспортная сеть, и в город привозят новое профилактическое средство – пластырь, разработанный в Технологическом институте Джорджии.

Он действует как вакцина – на клейкой стороне расположены микроиглы, содержащие в себе антигены вируса. Когда вы приклеили пластырь, иглы проникают в кожу, растворяются и высвобождают препарат. Эффективность такая же, как у классической вакцины, но у наклейки с антигенами есть ряд преимуществ: она не требует особых условий хранения и транспортировки, а также участия медработника. Клинические испытания пластыря проводились в 2015 году на ста людях в возрасте от 18 до 49 лет, не привитых от гриппа перед сезонной эпидемией. Тестирование прошло успешно – участники смогли сами воспользоваться вакциной-наклейкой, а эффект прививки наблюдался на протяжении полугода.


Так выглядит пластырь. В центре клейкой ленты расположены крошечные иглы фото:news.gatech.edu

Финал. Искусственный интеллект на страже

В одном из городских подвалов находится небольшая автоматизированная лаборатория. Там искусственный интеллект создает и тестирует новые вакцины и ингибиторы для разных форм гриппа. Самые удачные образцы он отправляет человечеству на поверхность.

Ученые из Университета Флиндерс в Австралии разработали интеллектуальную систему SAM (Smart Algorithms for Medical Discovery). На первом этапе алгоритму скормили информацию о соединениях, которые стимулируют иммунную систему человека в борьбе с гриппом, и о совершенно бесполезных соединениях. На их основе SAM выделил признаки, которые относятся к эффективным веществам. На втором этапе алгоритму отдали миллиарды случайно сгенерированных соединений, и из них искусственный интеллект на основе своих данных отобрал лучших кандидатов на вакцину. В тестах над клетками крови человека некоторые из выбранных вакцин показали очень хороший результат. В 2019 году запланирована серия испытаний на добровольцах.


Иллюстрация: Jamie Jones/technologyreview.com

Сцена после титров

Длинный план той же лаборатория в подвале, где выращиваются и тестируются новые штаммы гриппа, – над каждой пробой горит зеленая лампочка. Это сигнал того, что существующие средства успешно борются с разными мутациями вируса. Вдруг одна загорается красным: ингибиторы и вакцины не смогли справиться с этой формой вируса.

Уже в 2018 году все штаммы гриппа имели иммунитет к ингибиторам М2. Сколько времени вирусу понадобится, чтобы выработать устойчивость к ингибитору нейраминидазы, – вопрос времени.

Главная иллюстрация: Neil McBride/neilmcbrideart.co.uk


Технологии

Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Комментарии

Рекомендуем

OK OK OK OK OK OK OK