Ten artykuł przeczytasz w 11 minut.
Patrząc wstecz, aż trudno uwierzyć, jak wielu odkryć dokonano w medycynie przez ostatnie stulecia – chociażby powiązanie występowania chorób z zakażeniem wirusami i bakteriami w teorii zarazków Pasteura i Kocha czy też opracowanie podstaw genetyki przez Mendla. W połowie trzeciej dekady XXI wieku medycyna ma już bardzo szerokie, wciąż rozrastające się gałęzie, również w obszarach najnowocześniejszych, pionierskich technologii. Nic dziwnego, że ostatnie dekady przyniosły wiele przełomowych odkryć i innowacji w medycynie. Planujesz w przyszłości przyczynić się do dalszego postępu nauk medycznych? Oto niektóre z najważniejszych przełomów, mających istotny wpływ na leczenie, diagnostykę i zapobieganie chorobom. Mogą posłużyć Ci jako inspiracje dla przyszłej roli lekarza, badacza lub farmaceuty.
1. Szczepionki nowej generacji (mRNA)
Pandemia COVID-19 zrewolucjonizowała nasze podejście do wspomagania odporności dzięki przyspieszeniu rozwoju szczepionek opartych na technologii mRNA (przekaźnikowy kwas rybonukleinowy). Tradycyjne szczepionki działają poprzez rozprowadzenie nieaktywnej formy wirusa po całym ciele, tak by układ odpornościowy nauczył się, jak go zaatakować i usunąć. Szczepionki nowej generacji dostarczają organizmowi kwas nukleinowy kodujący białko – to białko zostaje wyprodukowane w ciele i umożliwia walkę z wirusem.
Szczepionki Pfizer-BioNTech i Moderna, oparte na technologii mRNA, wykazały do tej pory wyjątkową skuteczność w zapobieganiu zakażeniom SARS-CoV-2 oraz złagodzeniu przebiegu COVID-19. Zastosowanie tej technologii oferuje również obiecujące możliwości w leczeniu innych chorób, w tym chorób zakaźnych i immunoterapii nowotworów.
Rok 2023 przyniósł przełom – zatwierdzono opracowaną przez GSK Arexvy, pierwszą szczepionkę przeciwko wirusowi scyntialnemu oddechowemu (RSV), wywołującemu powszechną, lecz niekiedy poważną infekcję. Obecnie dostępne są jeszcze szczepionki wyprodukowane przez Pfizera i Modernę.
Więcej: What are mRNA vaccines and how do they work? – UK Health Security Agency
2. Immunoterapia w leczeniu nowotworów
Immunoterapia stała się jedną z najważniejszych metod leczenia raka w ostatnich latach. Przełomowe leki, takie jak pembrolizumab (Keytruda) i niwolumab (Opdivo), zrewolucjonizowały leczenie wielu rodzajów raka (np. czerniaka, raka płuc, raka pęcherza moczowego) poprzez wspomaganie układu odpornościowego w walce z komórkami nowotworowymi. Dodatkowo terapie takie jak CAR-T, polegające na modyfikacji limfocytów T pacjenta do walki z rakiem, osiągnęły sukcesy w leczeniu niektórych nowotworów krwi.
3. Edytowanie genów – CRISPR-Cas9
Technologia CRISPR-Cas9, opracowana w 2012 roku, pozwala na precyzyjne modyfikowanie genów – wykorzystanie tej technologii umożliwia „naprawianie” wadliwych genów na poziomie komórkowym. Choć użycie CRISPR budzi kontrowersje, udowodniono jego skuteczność w medycynie, w tym w leczeniu nowotworów i chorób genetycznych (np. progeria, niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, hemofilia, choroba Huntingtona), oraz m.in. w rolnictwie do kontroli szkodników i patogenów. Dzięki dalszym badaniom CRISPR ma potencjał, by stać się powszechnie stosowaną metodą terapii w przyszłości.
4. Nanotechnologia w medycynie
Nanotechnologia umożliwia precyzyjne dostarczanie leków bezpośrednio do komórek nowotworowych, minimalizując skutki uboczne. Nanocząsteczki są także wykorzystywane w diagnostyce, umożliwiają wczesne wykrywanie chorób i monitorowanie stanu zdrowia pacjentów (np. z wykorzystaniem nanorobotów).
Dzięki tej technologii leczenie staje się bardziej precyzyjne, a terapie skuteczniejsze, jednocześnie zminimalizowane zostaje ryzyko wystąpienia skutków ubocznych leczenia – nanocząsteczki są opracowane tak, by trafić tylko w komórki nowotworowe. Nanotechnologia znajduje już zastosowanie w leczeniu, a leki oparte na nanocząsteczkach, takie jak Abraxane czy Onivyde, poprawiają terapię nowotworową i przeciwdziałają odrzucaniu przeszczepów. Badania nad jej dalszym rozwojem trwają.
5. Fotofarmakologia
Fotofarmakologia to nowa dziedzina, w której wykorzystuje się światło do aktywowania leków w precyzyjny sposób. Badacze opracowali leki zawierające syntetyczne molekuły światłoczułe, które mogą zmieniać swoją aktywność pod wpływem światła, co pozwala na skierowanie terapii dokładnie do określonych obszarów ciała, minimalizując skutki uboczne.
Zastosowanie światła w leczeniu może poprawić skuteczność chemioterapii, minimalizując jej skutki uboczne, oraz umożliwić precyzyjne leczenie m.in. nowotworów, cukrzycy i niedowidzenia. Przykładem jest opracowanie leku, który przywraca wrażliwość na światło u ślepych myszy.
Pomimo obiecujących wyników fotofarmakologia wciąż jest w fazie rozwoju, a wyzwaniem pozostaje zapewnienie bezpiecznego i skutecznego wprowadzania światła do ciała. Jednak rozwój technologii może otworzyć nowe możliwości w precyzyjnych i bezpiecznych terapiach.
6. Tomograf wspierający diagnozę onkologiczną
Polski zespół naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego, pod przewodnictwem prof. Pawła Moskala, opracował nowoczesny tomograf, który umożliwia precyzyjniejsze diagnozowanie nowotworów. Urządzenie jest obecnie testowane w Krakowie. Nowy tomograf skanuje całe ciało, pozwalając ocenić stopień złośliwości komórek bez potrzeby wykonywania biopsji.
W jego rozwój zaangażowało się ponad 30 ekspertów z różnych dziedzin, takich jak informatyka, fizyka, medycyna i elektronika. Ważący zaledwie 50 kg tomograf jest znacznie tańszy od tradycyjnych urządzeń. Jego kluczową zaletą jest możliwość wykrywania zmian nowotworowych na bardzo wczesnym etapie, co pomaga chirurgom precyzyjnie określić zakres usuwanych tkanek podczas operacji.
Więcej: Przełomowe badania Polaków w diagnozie glejaka. Wykorzystali własny tomograf J-PET – TVN24
7. Telemedycyna i zdalne monitorowanie pacjentów
Rozwój telemedycyny, szczególnie w czasie pandemii COVID-19, poprawił dostęp do opieki zdrowotnej. Pacjenci mogą korzystać z konsultacji online, a urządzenia do monitorowania umożliwiają zdalne śledzenie stanu zdrowia, co jest istotne zwłaszcza dla osób z przewlekłymi chorobami. Telemedycyna zapewnia szybki dostęp do lekarzy, szczególnie w odległych rejonach i dla osób wymagających regularnych kontroli. Ma także kluczowe znaczenie w sytuacjach kryzysowych, minimalizując ryzyko zakażeń i zapewniając ciągłość opieki.
8. Substancja 5000-krotnie silniejsza od morfiny
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego odkryli nowy związek chemiczny, który jest 5000 razy skuteczniejszy od morfiny w łagodzeniu bólu. Substancja, opracowana przez zespół prof. Aleksandry Misickiej-Kęsik, wykazuje silne właściwości przeciwbólowe i może być stosowana w leczeniu bólu neuropatycznego, paliatywnego oraz ostrych stanów urazowych. Obecnie trwają testy kliniczne, które zdecydują o dopuszczeniu leku do obrotu.
9. Biodruk 3D
Technologia druku 3D w medycynie pozwala na tworzenie części ciała z wykorzystaniem komórek i polimerów, co umożliwia produkcję funkcjonalnych tkanek i organoidów. Organoidy to stworzone w warunkach in vitro miniaturowe, trójwymiarowe struktury komórkowe lub tkankowe, które naśladują funkcje organów fizjologicznych. Dzięki organoidom naukowcy są w stanie lepiej zrozumieć mechanizmy rozwoju chorób i testować nowe terapie, szczególnie w kontekście nowotworów, chorób neurodegeneracyjnych i wirusów.
Choć technologia jest wciąż na etapie rozwoju, już teraz udało się drukować i wszczepiać zwierzętom laboratoryjnym różne organoidy, takie jak bioniczne oczy, serca, skórę, uszy, elastyczne kości, a nawet zęby. W 2019 roku naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie stworzyli pierwsze unaczynione serce, które powstało z komórek pacjenta. Choć było to serce w skali królika, specjaliści zapewniają, że ta technika może być użyta do stworzenia ludzkiego serca. Tego typu innowacje mogą zrewolucjonizować transplantologię, umożliwiając drukowanie organów, które będą gotowe do wszczepienia, i eliminując długie kolejki oczekujących na przeszczep.
10. Zastosowanie AI w diagnostyce medycznej
Sztuczna inteligencja (AI) zyskała szerokie zastosowanie w medycynie, szczególnie w diagnostyce obrazowej, gdzie wspomaga lekarzy w wykrywaniu chorób takich jak rak, choroby serca czy zaburzenia neurologiczne. Dzięki analizie zdjęć rentgenowskich, tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego AI umożliwia szybsze i bardziej precyzyjne diagnozy.
Algorytmy uczenia maszynowego wspierają także analizę wyników badań genetycznych oraz przewidywanie przebiegu chorób, co pozwala na opracowywanie bardziej spersonalizowanych planów leczenia. W diagnostyce obrazowej zaawansowane systemy AI są w stanie wykrywać zmiany patologiczne, takie jak nowotwory, szybciej i dokładniej niż tradycyjne metody, co prowadzi do wcześniejszego rozpoznania i podjęcia skuteczniejszego leczenia.
O użyciu AI w badaniach nad ADHD pisaliśmy w artykule: Jak sztuczna inteligencja wspomaga osoby z ADHD? – Akademia Łukasiewicza | Nauka, Innowacje i Technologia dla Każdego
11. Chirurgia robotyczna i minimalnie inwazyjne zabiegi
W ostatniej dekadzie dokonał się ogromny rozwój chirurgii robotycznej, szczególnie w dziedzinie chirurgii serca, ortopedii, urologii i ginekologii. Roboty chirurgiczne, takie jak da Vinci, umożliwiają precyzyjne operacje, które są mniej inwazyjne, mają krótszy czas rekonwalescencji i mniejsze ryzyko powikłań niż w przypadku operacji tradycyjnych.
System chirurgiczny da Vinci to robotyczna platforma chirurgiczna wykorzystująca mało inwazyjne podejście. Jest stosowany m.in. przy prostatektomiach, naprawach zastawek serca oraz w chirurgii nerkowej i ginekologicznej. W 2012 roku użyto go w około 200 000 operacjach, głównie przy histerektomiach i usuwaniu prostaty. Nazwa „da Vinci” nawiązuje do badania anatomii przez Leonarda da Vinci, które przyczyniło się do zaprojektowania pierwszego robota w historii.
12. Mapowanie genomu ludzkiego
W 1990 roku rozpoczęto międzynarodowy projekt, który miał na celu zbadanie ludzkiego genomu, czyli zidentyfikowanie par zasad tworzących ludzkie DNA. Celem było opracowanie mapy genomu, co miało pomóc w lepszym zrozumieniu ludzkiej genetyki i wspierać badania medyczne oraz leczenie. W 2000 roku opublikowano wstępny szkic ludzkiego genomu, a trzy lata później zakończono projekt, przedstawiając ostateczną wersję, która zmapowała trzy miliardy nukleotydów w naszym DNA.
To przełomowe osiągnięcie pozwoliło na łatwiejsze i tańsze mapowanie genomu, umożliwiając identyfikację mutacji genetycznych, które mogą prowadzić do chorób, zanim te się ujawnią u pacjenta. Odkrycie to miało ogromne znaczenie dla badań nad rakiem – doprowadziło do opracowania bardziej precyzyjnych leków.
Obecnie wiemy o genetycznych podstawach prawie 5000 chorób, co stanowi ogromny postęp w porównaniu z zaledwie 60 znanymi przed zakończeniem projektu. Badania nad genomem znacząco przyczyniły się do rozwoju medycyny, umożliwiając m.in. skuteczniejsze diagnozowanie i leczenie chorób genetycznych.
Dzięki identyfikowaniu mutacji genetycznych leczenie nowotworów stało się bardziej ukierunkowane i efektywne, a terapie mają mniej skutków ubocznych. Z pomocą technologii edycji genomu, jak CRISPR/Cas9, choroby mogą być wykrywane na etapie komórek jajowych lub nasienia i usuwane, zanim jeszcze się rozwiną, co może znacząco wpłynąć na wydłużenie życia i eliminację chorób.
13. Zaawansowana terapia przeciwbakteryjna i leczenie zakażeń opornych na antybiotyki
Oporność na antybiotyki sprawia, że tradycyjne metody leczenia stają się mniej skuteczne, co utrudnia walkę z infekcjami. W odpowiedzi na rosnącą liczbę infekcji opornych na antybiotyki badania nad nowymi terapiami stają się coraz bardziej istotne. Zastosowanie takich terapii w leczeniu infekcji może pomóc w walce z tzw. superbakteriami.
Opracowywane są nowe strategie terapeutyczne, takie jak rozwój nowych antybiotyków, terapie celowane, wykorzystanie bakteriofagów i terapii genowych. Nowoczesne technologie, jak sztuczna inteligencja, pomagają w opracowywaniu leków przez analizowanie danych.
Współczesne podejścia obejmują leki celujące w mechanizmy oporności, modyfikację mikroflory jelitowej oraz stosowanie kombinacji leków. Również rozwój diagnostyki pozwala na szybsze rozpoznanie bakterii i ich wrażliwości na leki, co jest kluczowe w walce z opornością.
14. Przeszczep serca od świni do człowieka
Jednym z najbardziej przełomowych wydarzeń medycznych 2023 roku było udane przeszczepienie serca od świni do człowieka. Procedura ta otwiera nowe możliwości w transplantologii i może stanowić rozwiązanie problemu braku ludzkich organów do przeszczepów. Sukces tego przeszczepu to również istotny krok naprzód w naukach medycznych, który pobudza nową falę badań w tej dziedzinie.
15. Terapie komórkowe i regeneracja tkanek
Postęp w dziedzinie terapii komórkowych, szczególnie w leczeniu uszkodzeń rdzenia kręgowego, chorób serca i chorób neurodegeneracyjnych, przyniósł ogromne nadzieje. Terapie oparte na komórkach macierzystych, jak również techniki regeneracji tkanek, zaczęły być wykorzystywane w leczeniu urazów i degeneracyjnych chorób. W 2019 roku zatwierdzono pierwszą terapię komórkami macierzystymi do leczenia uszkodzeń rdzenia kręgowego.
Terapie komórkowe, takie jak przeszczepy komórek macierzystych, otwierają nowe możliwości leczenia chorób neurodegeneracyjnych (np. choroby Parkinsona), uszkodzeń rdzenia kręgowego czy schorzeń serca. Regeneracja tkanek za pomocą komórek macierzystych ma także ogromny potencjał w chirurgii plastycznej i ortopedii.
16. Terapie genowe i leczenie chorób genetycznych
Terapie genowe poczyniły duży postęp w leczeniu chorób genetycznych, takich jak rdzeniowy zanik mięśni (SMA) czy hemofilia. Przykładem jest terapia Zolgensma, stosowana w leczeniu SMA, która jest jedną z najdroższych terapii genowych. Terapie te oferują nadzieję na trwałe leczenie chorób dziedzicznych i stały rozwój w takich dziedzinach, jak wrodzona ślepota.
Personalizowana medycyna, oparta na indywidualnych cechach genetycznych pacjenta, pozwala na tworzenie spersonalizowanych planów leczenia i profilaktyki. Badania genomowe umożliwiają opracowanie testów predykcyjnych, które mogą przewidzieć ryzyko wystąpienia chorób dziedzicznych lub nowotworów, co umożliwia wcześniejsze działania zapobiegawcze.
17. Postęp w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych
W ostatnich latach poczyniono postępy w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroby Alzheimera i Parkinsona. Nowe leki, np. Lecanemab, wykazują skuteczność w opóźnianiu postępu choroby Alzheimera, chociaż nadal nie ma w pełni skutecznej terapii. Badania nad neuroprotekcją i neuroregeneracją są wciąż w fazie rozwoju.
Naukowcy z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej opracowali przełomowy lek na pląsawicę Huntingtona, który zmniejsza poziom szkodliwego białka w organizmie. Lek może spowolnić lub zatrzymać postęp choroby, a kolejne testy kliniczne mogą doprowadzić do skutecznego leczenia.
W 2023 roku zatwierdzono lek Lecanemab na chorobę Alzheimera, co daje nadzieję pacjentom na spowolnienie postępu choroby. Wciąż trwają badania nad skuteczną profilaktyką, a nowa metoda diagnostyczna oceniająca naczynia krwionośne w oku pozwala na wczesną detekcję choroby.
18. Leczenie nowotworów opornych na leczenie – terapia celowana
Nowoczesne terapie celowane, które wykorzystują leki blokujące specyficzne mechanizmy molekularne odpowiedzialne za rozwój nowotworów, stały się standardem w leczeniu wielu typów raka. Leki takie jak Trastuzumab (Herceptin) w leczeniu raka piersi HER2-dodatniego oraz terapie blokujące nieprawidłowe białka zmieniły podejście do leczenia nowotworów opornych na tradycyjne metody.
Terapie celowane, takie jak inhibitory kinaz czy leki przeciwko mutacjom, atakują molekularne mechanizmy komórek rakowych, oferując pacjentom większe szanse na wyleczenie lub kontrolowanie choroby. Nowe metody leczenia raka znacząco poprawiają jakość życia pacjentów i otwierają nowe perspektywy w walce z chorobami uznawanymi wcześniej za nieuleczalne.
Terapie celowane eliminują wiele niepożądanych efektów ubocznych chemioterapii i radioterapii, atakując tylko komórki rakowe. Ostatnia dekada przyniosła zatwierdzenie przez FDA ponad 25 nowych leków, które skutecznie leczą raka, w tym małocząsteczkowe leki i przeciwciała monoklonalne, działające na specyficzne funkcje komórek rakowych.
Więcej: Terapia celowana molekularnie. Onkologia personalizowana – Zwrotnikraka.pl
19. Protezy bioniczne
Nowa bioniczna noga sterowana myślami to innowacyjna technologia, która pozwala osobom po amputacjach nogi poruszać się w sposób bardziej naturalny. Dzięki zastosowaniu interfejsu nerwowego proteza jest połączona z zakończeniami nerwowymi w udzie, co umożliwia jej kontrolowanie za pomocą sygnałów mózgowych. To rozwiązanie nie tylko pozwala na płynniejsze i bardziej dynamiczne ruchy, ale także zmniejsza ból fantomowy i ryzyko potknięć.
Pierwszym krokiem jest przeprowadzenie operacji, która łączy mięśnie goleni i łydki, co umożliwia bardziej naturalne poruszanie się protezy. Na drugim etapie elektrody powierzchniowe monitorują aktywność nerwową, a mały komputer w protezie interpretuje te sygnały, umożliwiając ruch nogi. Badania wykazały, że pacjenci, którzy korzystali z tej technologii, poruszali się 41% szybciej, zyskali lepszy balans, a także z łatwością pokonywali schody i nierówności terenu.
Choć technologia wykazuje ogromny potencjał, pełne wdrożenie w praktyce klinicznej wymaga jeszcze pracy. Obecnie elektrodami powierzchniowymi steruje się w laboratoriach, a przyszłe badania skupią się na użyciu bardziej precyzyjnych magnetycznych kul, które będą jeszcze dokładniej śledzić dynamikę mięśni. Zespół z MIT dąży do dalszego rozwoju tej technologii, mając na celu pełną integrację nerwową, która pozwoli na odbudowę ciała i przywrócenie większej kontroli nad protezami.
20. Leczenie HIV/AIDS
Historia leczenia HIV rozpoczęła się w 1987 roku, kiedy zatwierdzono pierwsze leki przeciwwirusowe, takie jak AZT (zidowudyna). Był to przełomowy moment, ponieważ AZT pomógł spowolnić rozwój choroby i wydłużyć życie osób zakażonych HIV. Jednak w początkowych latach leczenie było trudne, a leki miały liczne skutki uboczne. Kolejne postępy nastąpiły w latach 90., kiedy odkryto, że stosowanie kombinacji leków może bardziej efektywnie tłumić wirusa. W 1996 roku wprowadzono terapię HAART (wysokoaktywna terapia antyretrowirusowa), która znacząco poprawiła wyniki leczenia i wydłużyła życie chorych.
W 2000 roku zaczęły pojawiać się nowe leki, takie jak inhibitory proteaz, a w 2007 roku pojawiły się pierwsze inhibitory integrazy, które jeszcze skuteczniej tłumiły replikację wirusa. Dzięki tym odkryciom osoby z HIV mogły prowadzić normalne życie, przy odpowiednim leczeniu. W 2010 roku wprowadzono profilaktykę przedekspozycyjną (PrEP), która zmniejszała ryzyko zakażenia HIV u osób zdrowych.
Współczesne terapie, takie jak długo działające zastrzyki Cabenuva, pozwalają na łatwiejsze zarządzanie leczeniem. Choć HIV nie ma jeszcze pełnego lekarstwa, nowoczesne leczenie pozwala osobom zakażonym żyć prawie tak samo długo, jak osoby niezakażone, i zmniejsza ryzyko transmisji wirusa. Przyszłość leczenia HIV wiąże się z dalszymi postępami, w tym w zakresie szczepionek terapeutycznych i nowych terapii genowych.
Zakończenie
Te przełomy medyczne nie tylko zmieniły sposób leczenia wielu chorób, ale także znacznie poprawiły jakość życia pacjentów i zwiększyły długość życia w przypadku niektórych przewlekłych chorób. Wraz z postępem technologii medycyna XXI wieku staje się coraz bardziej spersonalizowana, precyzyjna i skuteczna.